力扣大厂热门面试算法题 6-8

news2024/10/5 16:19:11

        6. Z 字形变换，7. 整数反转，8. 字符串转换整数 (atoi)，每题做详细思路梳理，配套Python&Java双语代码， 2024.03.08 可通过leetcode所有测试用例。

目录

6. Z 字形变换

解题思路

边界条件

完整代码

Python

Java

7. 整数反转

解题思路

边界条件

完整代码

Python

Java

8. 字符串转换整数 (atoi)

解题思路

边界条件

完整代码

Python

Java

6. Z 字形变换

将一个给定字符串 s 根据给定的行数 numRows ，以从上往下、从左到右进行 Z 字形排列。

比如输入字符串为 "PAYPALISHIRING" 行数为 3 时，排列如下：

P   A   H   N
A P L S I I G
Y   I   R
之后，你的输出需要从左往右逐行读取，产生出一个新的字符串，比如："PAHNAPLSIIGYIR"。

请你实现这个将字符串进行指定行数变换的函数：

string convert(string s, int numRows);
 

示例 1：

输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 3
输出："PAHNAPLSIIGYIR"
示例 2：
输入：s = "PAYPALISHIRING", numRows = 4
输出："PINALSIGYAHRPI"
解释：
P     I    N
A   L S  I G
Y A   H R
P     I
示例 3：

输入：s = "A", numRows = 1
输出："A"
 

提示：

1 <= s.length <= 1000
s 由英文字母（小写和大写）、',' 和 '.' 组成
1 <= numRows <= 1000

解题思路

这个问题可以通过模拟Z字形排列的过程来解决。具体思路如下：

  1. 初始化：创建一个列表（或者列表的列表），用于存储每一行的字符。行数由numRows指定。

  2. 字符遍历：遍历字符串s中的每个字符，并将其添加到正确的行中。

  3. 行的变化：使用一个变量来表示当前字符应该放在哪一行，以及一个方向变量，用于表示行的移动方向（向下或向上）。当我们向下移动到最底行时，改变方向向上移动；当向上移动到最顶行时，改变方向向下移动。

  4. 输出结果：遍历存储行的列表，将每行的字符连接起来形成最终的字符串。

边界条件

  • 当numRows为1时，不需要进行Z字形变换，直接返回原字符串。
  • 当numRows大于等于字符串长度时，同样不需要进行变换，直接返回原字符串。

完整代码

Python
class Solution:
    def convert(self, s: str, numRows: int) -> str:
        if numRows == 1 or numRows >= len(s):
            return s
        
        rows = [''] * min(numRows, len(s))  # 初始化行
        curRow = 0  # 当前行
        goingDown = False  # 方向
        
        # 遍历字符串，模拟Z字形排列
        for c in s:
            rows[curRow] += c
            if curRow == 0 or curRow == numRows - 1:
                goingDown = not goingDown
            curRow += 1 if goingDown else -1
        
        # 合并所有行，形成最终字符串
        return ''.join(rows)
Java
class Solution {
    public String convert(String s, int numRows) {
        if (numRows == 1 || numRows >= s.length()) {
            return s;
        }

        StringBuilder[] rows = new StringBuilder[numRows];
        for (int i = 0; i < numRows; i++) {
            rows[i] = new StringBuilder();
        }

        int curRow = 0;
        boolean goingDown = false;

        for (char c : s.toCharArray()) {
            rows[curRow].append(c);
            if (curRow == 0 || curRow == numRows - 1) {
                goingDown = !goingDown;
            }
            curRow += goingDown ? 1 : -1;
        }

        StringBuilder ret = new StringBuilder();
        for (StringBuilder row : rows) {
            ret.append(row);
        }

        return ret.toString();
    }   
}

7. 整数反转

给你一个 32 位的有符号整数 x ，返回将 x 中的数字部分反转后的结果。

如果反转后整数超过 32 位的有符号整数的范围 [−231,  231 − 1] ，就返回 0。

假设环境不允许存储 64 位整数（有符号或无符号）。
 

示例 1：

输入：x = 123
输出：321
示例 2：

输入：x = -123
输出：-321
示例 3：

输入：x = 120
输出：21
示例 4：

输入：x = 0
输出：0

解题思路

        这个问题的关键在于如何反转一个整数的数字，并且在反转的过程中需要检查结果是否会超出32位有符号整数的范围（即是否会溢出）。

  1. 处理符号：首先，我们需要处理整数的符号。我们可以通过取绝对值的方式忽略掉整数的符号，然后在最后根据原始整数的符号来确定最终结果的符号。

  2. 数字反转：对于数字反转的部分，我们可以通过不断地取整数的最后一位数字，并将其添加到结果整数的末尾，同时将原整数除以10（向下取整）来去掉已经处理过的最后一位。

  3. 检查溢出：在每次添加新数字之前，我们需要检查结果是否会超出32位有符号整数的范围。对于正数，检查是否大于Integer.MAX_VALUE/10；对于负数，检查是否小于Integer.MIN_VALUE/10。

  4. 返回结果：根据原始整数的符号返回最终的反转结果。

边界条件

  • 如果整数为0，则直接返回0。
  • 需要注意的是，整数反转后可能会出现前导0，但这对最终结果没有影响，因为在数学上，前导0被忽略。

完整代码

Python
class Solution:
    def reverse(self, x: int) -> int:
        INT_MAX, INT_MIN = 2**31 - 1, -2**31
        rev = 0
        sign = -1 if x < 0 else 1
        x *= sign  # 使x为正数，便于处理

        while x != 0:
            digit = x % 10
            x = x // 10  # 更新x
            
            # 检查反转后是否溢出
            if rev > INT_MAX // 10 or (rev == INT_MAX // 10 and digit > INT_MAX % 10):
                return 0

            rev = rev * 10 + digit

        return rev * sign
Java
class Solution {
    public int reverse(int x) {
    int res = 0;
    while (x != 0) {
        // 取最后一位
        int digit = x % 10;
        x /= 10;
        
        // 检查溢出
        if (res > Integer.MAX_VALUE / 10 || (res == Integer.MAX_VALUE / 10 && digit > 7)) return 0;
        if (res < Integer.MIN_VALUE / 10 || (res == Integer.MIN_VALUE / 10 && digit < -8)) return 0;
        
        res = res * 10 + digit;
    }
    return res;
}

}

8. 字符串转换整数 (atoi)

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 。

解题思路

  1. 去除前导空格：遍历字符串，跳过所有前导空格。
  2. 处理正负号：如果遇到正号+或负号-，记录下符号，并处理下一个字符。如果没有符号，默认为正数。
  3. 读取数字：继续遍历字符串，直到遇到非数字字符或字符串结束。将每个数字字符转换为数字，并加到结果中。在每次添加数字之前，检查是否会溢出。
  4. 溢出处理：如果在任何时候计算的结果超出32位有符号整数的范围，则根据正负号返回INT_MAX或INT_MIN。
  5. 返回结果：返回计算的结果，根据步骤2中记录的正负号调整正负。

边界条件

  • 字符串为空或仅包含空白字符时，返回0。
  • 读取的数字之后还有其他字符，忽略这些字符。

完整代码

Python
class Solution:
    def myAtoi(self, s: str) -> int:
        INT_MAX, INT_MIN = 2**31 - 1, -2**31
        i, n, sign = 0, len(s), 1
        result = 0

        # 跳过前导空格
        while i < n and s[i] == ' ':
            i += 1

        # 处理正负号
        if i < n and (s[i] == '+' or s[i] == '-'):
            sign = -1 if s[i] == '-' else 1
            i += 1

        # 读取数字
        while i < n and s[i].isdigit():
            digit = int(s[i])
            # 检查溢出
            if result > INT_MAX // 10 or (result == INT_MAX // 10 and digit > INT_MAX % 10):
                return INT_MIN if sign == -1 else INT_MAX

            result = result * 10 + digit
            i += 1

        return result * sign
Java
class Solution {
    public int myAtoi(String s) {
        int index = 0, sign = 1, total = 0;
        // 1. Empty string
        if(s.length() == 0) return 0;

        // 2. Remove Spaces
        while(index < s.length() && s.charAt(index) == ' ')
            index++;

        // 3. Handle signs
        if(index < s.length() && (s.charAt(index) == '+' || s.charAt(index) == '-')){
            sign = s.charAt(index) == '+' ? 1 : -1;
            index++;
        }

        // 4. Convert number and avoid overflow
        while(index < s.length()){
            int digit = s.charAt(index) - '0';
            if(digit < 0 || digit > 9) break;

            // Check if total will be overflow after 10 times and add digit
            if(Integer.MAX_VALUE/10 < total || Integer.MAX_VALUE/10 == total && Integer.MAX_VALUE %10 < digit)
                return sign == 1 ? Integer.MAX_VALUE : Integer.MIN_VALUE;

            total = 10 * total + digit;
            index ++;
        }
        return total * sign;
    }

}

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