C語言基礎：進制表示、變量交換與經典面試題解析

C語言基礎：進制表示、變量交換與經典面試題解析

在C語言程式設計中，理解數據的進制表示、掌握變量交換技巧以及解決經典邏輯題是入門的關鍵環節。本文將系統梳理這些核心知識點，並附帶代碼示例與詳細解析。

一、C語言中的進制總結

C語言支援四種常見進制，各有特定的前綴與輸出格式：

1. 二進制

雖然C標準未強制規定二進制字面量前綴，但GCC等編譯器支援0b前綴。標準庫無直接輸出二進制的格式符，需自行實現。以下為一個通用的二進制打印函數：

#include <stdio.h>

void printfBinary(int n) {
    int bits = sizeof(int) * 8;
    while (bits-- > 0) {
        printf("%d", (n >> bits) & 1);
        if (bits % 4 == 0) printf(" "); // 每4位分組便於閱讀
    }
}

int main() {
    printfBinary(20); // 輸出: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0100
    return 0;
}

2. 八進制

以0開頭（如017），使用%o輸出無符號整數。

3. 十六進制

以0x或0X開頭（如0xFF），使用%x（小寫）或%X（大寫）輸出。

4. 十進制

無特殊前綴，直接書寫數字。使用%d輸出有符號整數，%u輸出無符號整數。

二、互換兩個變量值的多種方法

交換變量值是經典操作，以下是四種常見實現：

1. 使用中間變量（最直觀、通用）

void swapWithTemp() {
    int a = 5, b = 6;
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

2. 算術運算交換（無需臨時變量，但可能溢出）

a = b - a; // a 變為差值
b = b - a; // b 變為原 a
a = b + a; // a 變為原 b

3. 位運算 XOR 交換（無臨時變量，無溢出風險，僅限整型）

a = a ^ b;
b = a ^ b; // 此時 b = a
a = a ^ b; // 此時 a = 原 b

原理利用 XOR 特性：x ^ y ^ x = y。

4. 經典面試題：兩杯子量取 4ml 水

題目：有 A=5ml、B=3ml 兩杯子，水無限，無其他容器，如何得到恰好 4ml？

方法一：

1. A 滿倒入 B → A 剩 2ml，B 滿 3ml
2. 倒空 B
3. A 剩 2ml 倒入 B → B 有 2ml
4. A 再滿 5ml 倒入 B（B 只能裝 1ml）→ A 剩 4ml ✅

方法二：

1. B 滿倒入 A → A 有 3ml
2. B 再滿倒入 A → A 滿 5ml，B 剩 1ml
3. 倒空 A，B 的 1ml 倒入 A
4. B 再滿 3ml 倒入 A → A 共 4ml ✅

此題考察邏輯思維與狀態轉移能力，類似圖論中的最短路徑問題。