事实上，这些问题更多的是关于面试官与规范、设计、错误处理、边界案例以及为解决方案选择合适的环境等进行斗争，而不是关于实际解决方案。然而：：）

这里的函数是围绕封闭的4循环思想编写的。如果函数f只允许落在有符号的32位整数上，那么上面的各种解决方案都将起作用，除了其他人指出的三个输入范围数。minint永远不会满足函数方程，因此如果这是一个输入，我们将引发一个异常。

在这里，我允许Python函数操作并返回元组或整数。任务规范承认这一点，它只指定函数的两个应用程序应该返回一个与原始对象相等的对象，如果它是int32。（我会询问有关规范的更多细节）

这使得我的轨道可以很好且对称，并且可以覆盖所有输入整数（minint除外）。我最初设想的循环是访问半整数值，但我不想陷入舍入错误。因此是元组表示。这是一种将复杂旋转作为元组隐藏的方式，而不使用复杂的算术机制。

注意，在调用之间不需要保留任何状态，但调用者确实需要允许返回值为元组或int。

def f(x) :
  if isinstance(x, tuple) :
      # return a number.
      if x[0] != 0 :
        raise ValueError  # make sure the tuple is well formed.
      else :
        return ( -x[1] )

  elif isinstance(x, int ) :
    if x == int(-2**31 ):
      # This value won't satisfy the functional relation in
      # signed 2s complement 32 bit integers.
      raise ValueError
    else :
      # send this integer to a tuple (representing ix)
      return( (0,x) )
  else :
    # not an int or a tuple
    raise TypeError

因此，将f应用于37两次得到-37，反之亦然：

>>> x = 37
>>> x = f(x)
>>> x
(0, 37)
>>> x = f(x)
>>> x
-37
>>> x = f(x)
>>> x
(0, -37)
>>> x = f(x)
>>> x
37

将f两次应用于零得到零：

>>> x=0
>>> x = f(x)
>>> x
(0, 0)
>>> x = f(x)
>>> x
0

我们处理一个问题没有解决方案的情况（在int32中）：

>>> x = int( -2**31 )
>>> x = f(x)

Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#110>", line 1, in <module>
    x = f(x)
  File "<pyshell#33>", line 13, in f
    raise ValueError
ValueError

如果你认为函数通过模拟乘以i的90度旋转打破了“无复杂算术”规则，我们可以通过扭曲旋转来改变这一点。这里元组表示半整数，而不是复数。如果你在数字线上追踪轨道，你会得到满足给定函数关系的非相交循环。

f2: n -> (2 abs(n) +1, 2 sign( n) ) if n is int32, and not minint.
f2: (x, y) -> sign(y) * (x-1) /2  (provided y is \pm 2 and x is not more than 2maxint+1

练习：通过修改f来实现这个f2。还有其他解决方案，例如，中间着落点是有理数而不是半整数。有一个分数模块可能很有用。你需要一个符号函数。

这个练习让我真正体会到了动态类型语言的乐趣。我在C中看不到这样的解决方案。

这里有一个解决方案，其灵感来自于不能使用复数来解决这个问题的要求或声明。

乘以-1的平方根是一个想法，但似乎失败了，因为-1没有整数的平方根。但是，使用mathematica这样的程序可以得出如下公式

（18494364652+1）模（232-3）=0。

这几乎和平方根为-1一样好。函数的结果必须是有符号整数。因此，我将使用一个修改的模运算mods（x，n），它返回与x模n最接近0的整数y。只有极少数编程语言能够成功地进行模运算，但它很容易被定义。例如，在python中，它是：

def mods(x, n):
    y = x % n
    if y > n/2: y-= n
    return y

使用上面的公式，问题现在可以解决为

def f(x):
    return mods(x*1849436465, 2**32-3)

对于[-231-2231-2]范围内的所有整数，这满足f（f（x））=-x。f（x）的结果也在这个范围内，但当然计算需要64位整数。

我相信这符合所有要求。没有什么规定参数必须是32位有符号整数，只有你传入的值“n”是。

long long f(long long n)
{
    int high_int = n >> 32;
    int low_int  = n & 0xFFFFFFFF;

    if (high_int == 0) {
        return 0x100000000LL + low_int;
    } else {
        return -low_int;
    }
}

F#

let f n =
    match n with
    | n when n % 2 = 0 -> -n + System.Math.Sign n
    | _ -> n - System.Math.Sign -n

其中n使得System.Int32.MinValue<n<System.Int32.MaxValue。

C函数：

int f(int n) /* Treats numbers in the range 0XC0000000 to 0X3FFFFFFF as valid to
                generate f(f(x)) equal to -x. If n is within this range, it will
                project n outside the range. If n is outside the range, it will
                return the opposite of the number whose image is n. */
{
    return n ? n > 0 ? n <= 0X3FFFFFFF ? 0X3FFFFFFF + n : 0X3FFFFFFF - n :\
           n >= 0XC0000000 ? 0XC0000000 + n : 0XC0000000 - n : 0;
}

Ideone测试和下载链接

利用JavaScript异常。

function f(n) {
    try {
        return n();
    }
    catch(e) { 
        return function() { return -n; };
    }
}

f（f（0））=>0f（f（1））=>-1