题目描述
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:
- 读入字符串并丢弃无用的前导空格
- 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。
- 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。
- 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)。 - 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
。 - 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 。
方法一(普通解法)
public class LeetCode008字符串转换整数 {
public int myAtoi(String s) {
char[] c = s.trim().toCharArray(); // 去除前导空格并转换为字符数组
if (c.length == 0) return 0; // 如果字符串为空,返回0
int res = 0; // 初始化结果为0
int bndry = Integer.MAX_VALUE / 10; // 定义边界,用于检查溢出
int i = 1, sign = 1; // 初始化指针i和符号位sign
// 检查字符串首字符以确定符号
if (c[0] == '-') sign = -1; // 如果是负号,设置sign为-1
else if (c[0] != '+') i = 0; // 如果不是正号,从头开始处理数字
// 遍历剩余字符以构建整数
for (int j = i; j < c.length; j++) {
if (c[j] < '0' || c[j] > '9') break; // 如果当前字符不是数字,终止循环
// 检查溢出:如果res大于边界,或者res等于边界且当前数字大于7(考虑到MAX_VALUE的最后一位是7)
if (res > bndry || res == bndry && c[j] > '7')
return sign == 1 ? Integer.MAX_VALUE : Integer.MIN_VALUE;
res = res * 10 + (c[j] - '0'); // 将当前数字字符转换为整数并累加到结果上
}
return sign * res; // 返回最终结果,考虑符号位
}
}
思考: res等于边界且当前数字大于7(考虑到MAX_VALUE的最后一位是7) 代表什么?
Java中的
Integer.MAX_VALUE
:
Integer.MAX_VALUE
的值是2,147,483,647
。- 注意这个最大值的最后一位是
7
。边界值
bndry
的计算:
bndry
被计算为Integer.MAX_VALUE / 10
,即214,748,364
。- 这意味着任何时候
res
超过这个bndry
值,再乘以10
并加上一个正整数就会超过Integer.MAX_VALUE
。处理最后一位数字:
- 当
res
正好等于bndry
(即214,748,364
)时,加上的下一个数字必须小于或等于7
,否则结果将超过Integer.MAX_VALUE
。- 例如,如果下一个数字是
8
,那么res
将变为2147483648
,这超出了int
的最大值范围。
方法二(状态机)
我们也可以用下面的表格来表示这个自动机
接下来我们只需要把上面这个状态转换表抄进代码即可。
myAtoi
方法
public int myAtoi(String str) {
Automaton automaton = new Automaton(); // 创建一个自动机实例
int length = str.length(); // 获取字符串长度
for (int i = 0; i < length; ++i) {
automaton.get(str.charAt(i)); // 处理每个字符
}
return (int) (automaton.sign * automaton.ans); // 返回最终结果
}
Automaton
类
public int sign = 1; // 符号位,1表示正数,-1表示负数
public long ans = 0; // 存储计算的结果
private String state = "start"; // 初始状态
private Map<String, String[]> table = new HashMap<String, String[]>() {{ // 状态转移表
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)]; // 根据当前状态和输入字符的类型更新状态
if ("in_number".equals(state)) {
ans = ans * 10 + c - '0'; // 计算当前数字
//ans在get方法里始终为正数,所以要用 -(long) Integer.MIN_VALUE比较
ans = sign == 1 ? Math.min(ans, (long) Integer.MAX_VALUE) : Math.min(ans, -(long) Integer.MIN_VALUE); // 检查溢出
} else if ("signed".equals(state)) {
sign = c == '+' ? 1 : -1; // 确定正负号
}
}
private int get_col(char c) { // 根据字符类型返回列索引
if (c == ' ') {
return 0;
}
if (c == '+' || c == '-') {
return 1;
}
if (Character.isDigit(c)) {
return 2;
}
return 3;
}
思考:Math.min(ans, -(long) Integer.MIN_VALUE); 为什么要强制转换为Long比较
在Java中,对 Integer.MIN_VALUE 取负数会导致溢出,因为 int 类型的最大值是 2,147,483,647,无法表示 2,147,483,648。所以要强制转化为long
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总结
普通解法要考虑很多边缘case,状态机的思路明了可以做到不重不漏,可是编码比较复杂