Java：数字验证

news2025/1/13 15:59:52

Java中的有效数字验证：从混乱到清晰

引言
- 问题背景
- - - 初始尝试：一段令人困惑的代码
    - 解决方案：简化与重构
结语

引言

在计算机科学领域，确保输入数据的有效性至关重要。

尤其在处理用户提交的数据或解析文本文件时，确认数据格式的准确性变得尤为关键。

本次讨论的焦点是利用Java语言检测一个字符串是否能够被识别为有效的数字，这包括了整数、小数以及采用科学记数法表示的数字。

我们将从一段具有挑战性的初始代码开始，逐步分析存在的问题，并最终开发一个简洁高效的解决方案。
检测有效数字，处理用户数据，分析问题

问题背景

在开发一个应用程序时，你可能会遇到需要用户输入数字的场景。

这些数字可以是各种形式的：整数、小数或是科学记数法表示的数值，比如 3.14 或 1.23e10。

为了确保程序的正确性，你需要实现一个函数来检验用户输入的数值是否符合要求。

初始尝试：一段令人困惑的代码

让我们先来看一段尝试解决这个问题的代码片段：

class Solution {
    char[] chars;
    boolean point = false;
    boolean exponent = false;

    public boolean isNumber(String s) {
        s = s.trim();
        int length = s.length();
        if (length == 0) {
            return false;
        }
        chars = s.toCharArray();
        String[] ss = s.split("e|E");
        if (ss.length > 2) {
            return false; // 不允许有多个'e'或'E'
        }
        if (ss.length == 1) { // 没有指数部分
            return isNumberPart(0, length);
        } else {
            // 有指数部分
            exponent = true;
            return isNumberPart(0, ss[0].length()) && isExponentPart(ss[0].length() + 1, length);
        }
    }

    private boolean isNumberPart(int start, int end) {
        if (start >= end) {
            return false;
        }
        if (chars[start] == '+' || chars[start] == '-') {
            start++;
        }
        if (start == end) {
            return false;
        }
        for (int i = start; i < end; i++) {
            if (chars[i] == '.') {
                if (point) {
                    return false; // 只允许有一个小数点
                }
                point = true;
                continue;
            }
            if (chars[i] < '0' || chars[i] > '9') {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    private boolean isExponentPart(int start, int end) {
        if (start == end) {
            return false;
        }
        if (chars[start] == '+' || chars[start] == '-') {
            start++;
        }
        if (start == end) {
            return false;
        }
        for (int i = start; i < end; i++) {
            if (chars[i] < '0' || chars[i] > '9') {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

这段代码乍一看似乎能够解决问题，但它存在几个明显的问题：

复杂性：代码结构复杂，不易于理解和维护。
逻辑错误：某些情况下可能会给出错误的结果。
性能问题：多次字符串分割和字符数组操作可能导致性能下降。

解决方案：简化与重构

为了让代码更加清晰易懂，并且能够高效地解决问题，我们对这段代码进行了重构。以下是重构后的代码：

class Solution {
    public boolean isNumber(String s) {
        s = s.trim();
        if (s.isEmpty()) return false;
        boolean hasDot = false, hasE = false, hasDigit = false;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char c = s.charAt(i);
            if (Character.isDigit(c)) {
                hasDigit = true;
            } else if (c == '.' || c == 'e' || c == 'E') {
                if (c == '.' && hasDot) return false;
                if ((c == 'e' || c == 'E') && (hasE || !hasDigit)) return false;
                hasDot = (c == '.');
                hasE = (c == 'e' || c == 'E');
                hasDigit = false; // 重置hasDigit，因为在'e'之后必须要有数字
            } else if (c == '+' || c == '-') {
                if (i != 0 && s.charAt(i - 1) != 'e' && s.charAt(i - 1) != 'E') return false;
            } else {
                return false;
            }
        }
        return hasDigit && !hasE || hasDigit && hasE;
    }
}