Java 變量值交換三大經典算法：中間變量、算術運算、位運算深度解析

方法一：中間變量法（最通用、最安全）

int x = 10, y = 20;
int temp = x;
x = y;
y = temp;

類比：空杯換酒法。temp 為空杯，x 白酒，y 紅酒。白酒→空杯，紅酒→x杯，白酒→y杯。

• 適用任意類型（對象引用、基本類型）
• 無溢出風險，可讀性最強
• 現代 JVM 優化後性能極高，無額外開銷

方法二：算術運算法（僅限數值類型）

int x = 10, y = 20;
x = x + y;  // x = 30
y = x - y;  // y = 30 - 20 = 10
x = x - y;  // x = 30 - 10 = 20

• 風險：整數溢出導致結果錯誤（如 Integer.MAX_VALUE + 1）
• 浮點數精度損失問題
• 不可用於對象引用、boolean、char 等非數值類型
• 現代 CPU 流水線下可能比中間變量法慢（依賴鏈長）

方法三：位運算 XOR 法（僅限整數類型）

int x = 10, y = 20;
x = x ^ y;
y = x ^ y;  // (x^y)^y = x
x = x ^ y;  // (x^y)^x = y

原理：a ^ b ^ b = a，a ^ b ^ a = b。XOR 自逆性。

• 無溢出風險（位運算不進位）
• 不可用於浮點數、對象引用
• 致命缺陷：若 x 和 y 指向同一變量（別名），結果歸零

  
  int x = 10;
  swap(x, x); // 同一變量
  // x = x ^ x = 0
  // y = 0 ^ 0 = 0
  // x = 0 ^ 0 = 0 → 數據丟失！
  

• 可讀性差，維護成本高

綜合對比與建議

最佳實踐

1. 生產代碼無腦用中間變量法：清晰、安全、JIT 優化後零開銷
2. 面試考察 XOR 法時，必須指出同一變量交換導致歸零缺陷
3. 算術法僅作算法理解，實戰禁用
4. Java 無原生元組/多賦值語法（如 Python x, y = y, x），中間變量是標準寫法