打卡活动9-算法8. 字符串转换整数

哑巴湖小水怪
143 阅读4分钟

Offer 驾到，掘友接招！我正在参与2022春招打卡活动，点击查看活动详情。

一、题目

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）。

函数 myAtoi(string s) 的算法如下：

  1. 读入字符串并丢弃无用的前导空格
  2. 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。
  3. 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。
  4. 将前面步骤读入的这些数字转换为整数（即，"123" -> 123， "0032" -> 32）。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）。
  5. 如果整数数超过 32 位有符号整数范围 [−231, 231 − 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 −231 的整数应该被固定为 −231 ，大于 231 − 1 的整数应该被固定为 231 − 1 。
  6. 返回整数作为最终结果。

注意：

  • 本题中的空白字符只包括空格字符 ' ' 。
  • 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。

示例 1：

输入：s = "42"
输出：42
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。
第 1 步："42"（当前没有读入字符，因为没有前导空格）
         ^
第 2 步："42"（当前没有读入字符，因为这里不存在 '-' 或者 '+'）
         ^
第 3 步："42"（读入 "42"）
           ^
解析得到整数 42 。
由于 "42" 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 42 。

示例 2：

输入：s = "   -42"
输出：-42
解释：
第 1 步："   -42"（读入前导空格，但忽视掉）
            ^
第 2 步："   -42"（读入 '-' 字符，所以结果应该是负数）
             ^
第 3 步："   -42"（读入 "42"）
               ^
解析得到整数 -42 。
由于 "-42" 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 -42 。

示例 3：

输入：s = "4193 with words"
输出：4193
解释：
第 1 步："4193 with words"（当前没有读入字符，因为没有前导空格）
         ^
第 2 步："4193 with words"（当前没有读入字符，因为这里不存在 '-' 或者 '+'）
         ^
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）
             ^
解析得到整数 4193 。
由于 "4193" 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 4193 。

提示：

  • 0 <= s.length <= 200
  • s 由英文字母（大写和小写）、数字（0-9）、' '、'+'、'-' 和 '.' 组成

二、我的解答

讲道理，这道题最重要的是考虑清楚边界（主要是溢出处理）和输入种类（+, -, 0-9以及其他）的问题，否则的话很容易像我一样写出臃肿代码。

第一次解答：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Solution {

    public static int myAtoi(String s) {
        //缺点，很少考虑边界情况
        List<Character> characters = new ArrayList<>();
        boolean isPositive = true;
        boolean isHasSigned = false;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            if (s.charAt(i) == " ".charAt(0)) {
                if (characters.size() > 0) {
                    break;
                }
            } else if (s.charAt(i) == "-".charAt(0) || s.charAt(i) == "+".charAt(0)) {
                if (isHasSigned) break;
                if (characters.size() > 0) {
                    break;
                }
                if (s.charAt(i) == "-".charAt(0)) {
                    isPositive = false;
                }
                isHasSigned = true;
            } else if (s.charAt(i) >= 48 && s.charAt(i) <= 57) {
                characters.add(s.charAt(i));
            } else {
                break;
            }
        }

        String xString = "";
        for (int i = 0; i < characters.size(); i++) {
            xString = xString + characters.get(i);
        }
        int index=0;
        boolean isHasZero=false;
        for (int i = 0; i < xString.length(); i++) {
            if (xString.charAt(i)!="0".charAt(0)){
                index=i;
                break;
            }else {
                isHasZero=true;
            }
        }
        xString=xString.substring(index);
        if (xString.equals("")){
            xString="0";
        }
        if (index==0&&isHasZero){
            xString="0";
        }
        int positive = power(2, 31) - 1;
        int negative = -power(2, 31);
        String positiveString = String.valueOf(positive);
        String negativeString = String.valueOf(negative);
        negativeString = negativeString.substring(1);
        if (isPositive) {
            if (xString.length() > positiveString.length()) {
                return positive;
            } else if (xString.length() == positiveString.length()) {
                for (int i = 0; i < xString.length(); i++) {
                    if (Integer.valueOf(xString.charAt(i)) < Integer.valueOf(positiveString.charAt(i))) {
                        break;
                    } else if (Integer.valueOf(xString.charAt(i)) > Integer.valueOf(positiveString.charAt(i))) {
                        return positive;
                    }
                }
            }
        } else {
            if (xString.length() > negativeString.length()) {
                return negative;
            } else if (xString.length() == negativeString.length()) {
                for (int i = 0; i < xString.length(); i++) {                    //如果有一个数小于范围，就跳出循环
                    if (Integer.valueOf(xString.charAt(i)) < Integer.valueOf(negativeString.charAt(i))) {
                        break;
                    } else if (Integer.valueOf(xString.charAt(i)) > Integer.valueOf(negativeString.charAt(i))) {
                        //如果有一个数大于范围就返回0
                        return negative;
                    }
                }
            }
        }
        if (!isPositive) {
            xString = "-" + xString;
        }
        return Integer.valueOf(xString);
    }

    private static int power(int i, int j) {
        for (int w = 0; w < j - 1; w++) {
            i = i * 2;
        }
        return i;
    }
}

报错用例：" + 413"

原因：没考虑“+”或“-”符号后面有空格

第二次解答：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Solution {


    public static int myAtoi(String s) {
        List<Character> characters = new ArrayList<>();
        boolean isPositive = true;
        boolean isHasSigned = false;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            if (s.charAt(i) == " ".charAt(0)) {
                if (characters.size() > 0||isHasSigned) {
                    break;
                }
            } else if (s.charAt(i) == "-".charAt(0) || s.charAt(i) == "+".charAt(0)) {
                if (isHasSigned) break;
                if (characters.size() > 0) {
                    break;
                }
                if (s.charAt(i) == "-".charAt(0)) {
                    isPositive = false;
                }
                isHasSigned = true;
            } else if (s.charAt(i) >= 48 && s.charAt(i) <= 57) {
                characters.add(s.charAt(i));
            } else {
                break;
            }
        }

        String xString = "";
        for (int i = 0; i < characters.size(); i++) {
            xString = xString + characters.get(i);
        }
        int index=0;
        boolean isHasZero=false;
        for (int i = 0; i < xString.length(); i++) {
            if (xString.charAt(i)!="0".charAt(0)){
                index=i;
                break;
            }else {
                isHasZero=true;
            }
        }
        xString=xString.substring(index);
        if (xString.equals("")){
            xString="0";
        }
        if (index==0&&isHasZero){
            xString="0";
        }
        int positive = power(2, 31) - 1;
        int negative = -power(2, 31);
        String positiveString = String.valueOf(positive);
        String negativeString = String.valueOf(negative);
        negativeString = negativeString.substring(1);
        if (isPositive) {
            if (xString.length() > positiveString.length()) {
                return positive;
            } else if (xString.length() == positiveString.length()) {
                for (int i = 0; i < xString.length(); i++) {
                    if (Integer.valueOf(xString.charAt(i)) < Integer.valueOf(positiveString.charAt(i))) {
                        break;
                    } else if (Integer.valueOf(xString.charAt(i)) > Integer.valueOf(positiveString.charAt(i))) {
                        return positive;
                    }
                }
            }
        } else {
            if (xString.length() > negativeString.length()) {
                return negative;
            } else if (xString.length() == negativeString.length()) {
                for (int i = 0; i < xString.length(); i++) {                    //如果有一个数小于范围，就跳出循环
                    if (Integer.valueOf(xString.charAt(i)) < Integer.valueOf(negativeString.charAt(i))) {
                        break;
                    } else if (Integer.valueOf(xString.charAt(i)) > Integer.valueOf(negativeString.charAt(i))) {
                        //如果有一个数大于范围就返回0
                        return negative;
                    }
                }
            }
        }
        if (!isPositive) {
            xString = "-" + xString;
        }
        return Integer.valueOf(xString);
    }

    private static int power(int i, int j) {
        for (int w = 0; w < j - 1; w++) {
            i = i * 2;
        }
        return i;
    }
}

三、系统解答

方法一：自动机

思路与算法

字符串处理的题目往往涉及复杂的流程以及条件情况，如果直接上手写程序，一不小心就会写出极其臃肿的代码。 因此，为了有条理地分析每个输入字符的处理方法，我们可以使用自动机这个概念： 我们的程序在每个时刻有一个状态 s，每次从序列中输入一个字符 c，并根据字符 c 转移到下一个状态 s'。这样，我们只需要建立一个覆盖所有情况的从 s 与 c 映射到 s' 的表格即可解决题目中的问题。 

class Solution {
    public int myAtoi(String str) {
        Automaton automaton = new Automaton();
        int length = str.length();
        for (int i = 0; i < length; ++i) {
            automaton.get(str.charAt(i));
        }
        return (int) (automaton.sign * automaton.ans);
    }
}

class Automaton {
    public int sign = 1;
    public long ans = 0;
    private String state = "start";
    private Map<String, String[]> table = new HashMap<String, String[]>() {{
        put("start", new String[]{"start", "signed", "in_number", "end"});
        put("signed", new String[]{"end", "end", "in_number", "end"});
        put("in_number", new String[]{"end", "end", "in_number", "end"});
        put("end", new String[]{"end", "end", "end", "end"});
    }};

    public void get(char c) {
        state = table.get(state)[get_col(c)];
        if ("in_number".equals(state)) {
            ans = ans * 10 + c - '0';
            ans = sign == 1 ? Math.min(ans, (long) Integer.MAX_VALUE) : Math.min(ans, -(long) Integer.MIN_VALUE);
        } else if ("signed".equals(state)) {
            sign = c == '+' ? 1 : -1;
        }
    }

    private int get_col(char c) {
        if (c == ' ') {
            return 0;
        }
        if (c == '+' || c == '-') {
            return 1;
        }
        if (Character.isDigit(c)) {
            return 2;
        }
        return 3;
    }
}

复杂度分析 时间复杂度：O(n)，其中 n 为字符串的长度。我们只需要依次处理所有的字符，处理每个字符需要的时间为 O(1)。 

 空间复杂度：O(1)。自动机的状态只需要常数空间存储。

avatar
文章
阅读
粉丝