剑指offer-49、把字符串转换成整数
<h2 id="题描述">题⽬描述</h2><p>请你来实现⼀个 myAtoi(string s) 函数，使其能将字符串转换成⼀个 32 位有符号整数（类似C/C++ 中的 atoi 函数）。</p>
<p>函数 myAtoi(string s) 的算法如下：</p>
<ul>
<li>读⼊字符串并丢弃⽆⽤的前导空格</li>
<li>检查下⼀个字符（假设还未到字符末尾）为正还是负号，读取该字符（如果有）。 确定最终结果是负数，还是正数。 如果两者都不存在，则假定结果为正。</li>
<li>读⼊下⼀个字符，直到到达下⼀个⾮数字字符或到达输⼊的结尾。字符串的其余部分将被忽略。</li>
<li>将前⾯步骤读⼊的这些数字转换为整数（即，" 123 " -> 123 ， " 0032 " -> 32 ）。</li>
<li>如果没有读⼊数字，则整数为 0 。必要时更改符号（从步骤 2 开始）。</li>
<li>如果整数数超过 32 位有符号整数范围 [−2^31, 2^(31 − 1)] ，需要截断这个整数，使其保持在这个范围内。具体来说，⼩于 −2^31 的整数应该被固定为 2^31 ，⼤于 2^(31 − 1) 的整数应该被固定为2^(31 − 1)</li>
<li>返回整数作为最终结果。</li>
</ul>
<p>注意：</p>
<ul>
<li>本题中的空⽩字符只包括空格字符 ' ' 。</li>
<li>除前导空格或数字后的其余字符串外，请勿忽略 任何其他字符。</li>
</ul>
<p>示例1：<br>
输⼊：s = "42"<br>
输出：42<br>
解释：加粗的字符串为已经读⼊的字符，插⼊符号是当前读取的字符。</p>
<ol>
<li>第 1 步："42"（当前没有读⼊字符，因为没有前导空格）</li>
<li>第 2 步："42"（当前没有读⼊字符，因为这⾥不存在 '-' 或者 '+'）</li>
<li>第 3 步："42"（读⼊ "42"）</li>
<li>解析得到整数 42 。</li>
<li>由于 "42" 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 42 。</li>
</ol>
<p>示例2：<br>
输⼊：s = " -42"<br>
输出：-42<br>
解释：</p>
<ol>
<li>第 1 步：" -42"（读⼊前导空格，但忽视掉）</li>
<li>第 2 步：" -42"（读⼊ '-' 字符，所以结果应该是负数）</li>
<li>第 3 步：" -42"（读⼊ "42"）</li>
<li>解析得到整数 -42 。</li>
<li>由于 "-42" 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 -42 。</li>
</ol>
<p>示例3：<br>
输⼊：s = "4193 with words"<br>
输出：4193<br>
解释：</p>
<ol>
<li>第 1 步："4193 with words"（当前没有读⼊字符，因为没有前导空格）</li>
<li>第 2 步："4193 with words"（当前没有读⼊字符，因为这⾥不存在 '-' 或者 '+'）</li>
<li>第 3 步："4193 with words"（读⼊ "4193"；由于下⼀个字符不是⼀个数字，所以读⼊停⽌）</li>
<li>解析得到整数 4193 。</li>
<li>由于 "4193" 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 4193 。</li>
</ol>
<p>示例4：<br>
输⼊：s = "words and 987"<br>
输出：0<br>
解释：</p>
<ol>
<li>第 1 步："words and 987"（当前没有读⼊字符，因为没有前导空格）</li>
<li>第 2 步："words and 987"（当前没有读⼊字符，因为这⾥不存在 '-' 或者 '+'）</li>
<li>第 3 步："words and 987"（由于当前字符 'w' 不是⼀个数字，所以读⼊停⽌）</li>
<li>解析得到整数 0 ，因为没有读⼊任何数字。</li>
<li>由于 0 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 0 。</li>
</ol>
<p>示例5：<br>
输⼊：s = "-91283472332"<br>
输出：-2147483648<br>
解释：</p>
<ol>
<li>第 1 步："-91283472332"（当前没有读⼊字符，因为没有前导空格）</li>
<li>第 2 步："-91283472332"（读⼊ '-' 字符，所以结果应该是负数）</li>
<li>第 3 步："-91283472332"（读⼊ "91283472332"）</li>
<li>解析得到整数 -91283472332 。</li>
<li>由于 -91283472332 ⼩于范围 [-231, 231 - 1] 的下界，最终结果被截断为 -231 = -2147483648</li>
</ol>
<p>提示：</p>
<ul>
<li>0 <= s.length <= 200</li>
<li>s 由英⽂字⺟（⼤写和⼩写）、数字（0-9）、' '、'+'、'-' 和 '.' 组成</li>
</ul>
<h2 id="思路与解答">思路与解答</h2>
<h3 id="基础遍历法">基础遍历法</h3>
<p>这道题⽬看起来很⻓，但是实际上逻辑很清晰，就是将字符串解析成为数字，⾥⾯有⼏个特殊的则：</p>
<ol>
<li>前⾯的空格去掉，不读取</li>
<li>接下来的字符必须是数字，“ + ”号或者“ - ”号
<ol>
<li>如果是“ + ”号或者“ - ”号，将符号记录下来</li>
<li>没有符号默认是“ + ”号，正数。</li>
</ol>
</li>
<li>接下来的字符必须是数字，遇到其他字符会直接结束</li>
<li>需要考虑溢出的问题</li>
</ol>
<p>在将字符串转换成数字的时候，⽤下⾯这句核⼼代码：</p>
<pre><code class="language-java">sum = sum * 10 + (str.charAt(i) - '0');
</code></pre>
<p>但是在这个过程中，我们依然需要考虑数字溢出的问题，针对这种情况，我们可以在加和之前判断，针对⼤于0的情况，如果⼤于最⼤值整除10，或者等于最⼤值整除10，但是个位数超过了，都直接返回0。</p>
<p>假设最⼤值是127，那么sum如果⼤于12，肯定会超过，如果sum == 12，但是个位数⼤于7，乘以10相加，也肯定会超。</p>
<pre><code class="language-java">if (sum > Integer.MAX_VALUE/10 || (sum == Integer.MAX_VALUE / 10 &&
(str.charAt(i) - '0') > 7)) return 0;
</code></pre>
<p>对于⼩于0 的情况，假设最⼩值是-128 ，那么sum 是数字部分 128 , 如果当前sum ⼤于 12 ，那么就⼀定超出，或者sum == 12 ，但是个位数⼤于8 ，乘以10 ，相加也会⼤于128 ，不符合要求，所以直接返回0 。</p>
<pre><code class="language-java">if (sum < Integer.MIN_VALUE/10 || (sum == Integer.MIN_VALUE / 10 && x
(str.charAt(i) - '0') > 8)) return 0;
</code></pre>
<p>具体代码实现：</p>
<pre><code class="language-java">public class Solution {
public static int myAtoi(String str) {
if (str == null) {
return 0;
}
int i = 0;
while (i < str.length() && str.charAt(i) == ' ') {
i++;
}
if (i >= str.length() || (str.charAt(i) != '-' && str.charAt(i) != '+' && !((str.charAt(i) >= '0') &&
(str.charAt(i) <= '9')))) {
return 0;
}
int sign = 1;
if (i < str.length() && (str.charAt(i) == '-' || i < str.length() &&
str.charAt(i) == '+')) {
sign = str.charAt(i) == '-' ? -1 : 1;
i++;
}
int sum = 0;
for (; i < str.length(); i++) {
if (str.charAt(i) >= '0' && str.charAt(i) <= '9') {
if (sign == 1) {
if (sum > Integer.MAX_VALUE / 10 || sum == Integer.MAX_VALUE / 10 && (str.charAt(i) - '0') > 7) {
return Integer.MAX_VALUE;
}
} else {
if (sum > (Integer.MAX_VALUE) / 10 || sum ==
(Integer.MAX_VALUE) / 10 && (str.charAt(i) - '0') > 8) {
return Integer.MIN_VALUE;
}
}
sum = sum * 10 + (str.charAt(i) - '0');
} else {
return sum * sign;
}
}
return sum * sign;
}
}
</code></pre>
<ul>
<li>时间复杂度为 O(n)</li>
<li>空间复杂度为 O(1)。</li>
</ul>
<h3 id="正则表达式">正则表达式</h3>
<p>使用正则表达式来匹配数字模式，代码更加简洁</p>
<pre><code class="language-java">public class Solution {
public int myAtoi(String s) {
if (s == null) return 0;
s = s.trim();
if (s.length() == 0) return 0;
// 使用正则表达式匹配数字模式：可选符号位+数字(@ref)
Pattern pattern = Pattern.compile("^[+-]?\\d+");
Matcher matcher = pattern.matcher(s);
if (!matcher.find()) {
return 0; // 没有匹配到数字模式
}
String numStr = matcher.group();
int sign = 1;
int startIndex = 0;
// 处理符号位
if (numStr.charAt(0) == '+') {
startIndex = 1;
} else if (numStr.charAt(0) == '-') {
sign = -1;
startIndex = 1;
}
long result = 0; // 使用long防止转换过程中溢出
// 转换数字部分
for (int i = startIndex; i < numStr.length(); i++) {
int digit = numStr.charAt(i) - '0';
result = result * 10 + digit;
// 检查是否溢出int范围
if (sign == 1 && result > Integer.MAX_VALUE) {
return Integer.MAX_VALUE;
}
if (sign == -1 && -result < Integer.MIN_VALUE) {
return Integer.MIN_VALUE;
}
}
return (int) result * sign;
}
}
</code></pre>
<ul>
<li><strong>时间复杂度</strong>：O(n)，正则匹配和数字转换都是线性时间</li>
<li><strong>空间复杂度</strong>：O(n)，需要存储匹配到的子字符串</li>
</ul>
</div>
<div id="MySignature" role="contentinfo">
<p>本文来自在线网站：seven的菜鸟成长之路，作者：seven，转载请注明原文链接：www.seven97.top</p><br><br>
来源：https://www.cnblogs.com/sevencoding/p/19316233
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