【算法实战】日期转二进制：两种解法的思路与优化（附代码解析）

一、问题描述

给定一个yyyy-mm-dd格式的日期字符串，要求将年、月、日分别转为无前导零的二进制，并保持year-month-day格式。
示例：输入2025-03-15，输出11111101001-11-1111（2025→11111101001，3→11，15→1111）。

二、解法一：直接分割转换（新手友好）

思路分析

1. 分割日期：按-拆分为年、月、日三部分。
2. 转二进制：利用Integer.toBinaryString直接转换。
3. 拼接结果：按格式拼接，无需处理前导零（Java 方法自动省略）。

代码实现

class Solution {
    public String convertDateToBinary(String date) {
        String[] parts = date.split("-"); // 分割日期
        return Integer.toBinaryString(Integer.parseInt(parts[0])) + "-" +
               Integer.toBinaryString(Integer.parseInt(parts[1])) + "-" +
               Integer.toBinaryString(Integer.parseInt(parts[2]));
    }
}

代码亮点

• 简洁直观：一行代码完成核心逻辑，适合快速开发。
• 自动去前导零：Java 的toBinaryString天然支持，无需额外处理。

复杂度分析

• 时间：O (1)（日期长度固定，拆分和转换为常数操作）
• 空间：O (1)（除输入外，额外空间固定）

三、解法二：逆向字符填充（性能优化）

思路升级

观察发现：日期各部分的二进制长度有限（年≤13 位，月≤4 位，日≤5 位），可预先分配固定大小的字符数组，从后向前填充，避免字符串拼接的性能损耗。

关键步骤拆解（以2025-03-15为例）

1. 提取日（15）：转为二进制1111，逆向填充到数组末尾。
2. 插入-：在日的二进制前添加分隔符。
3. 提取月（3）：转为11，填充到-前。
4. 插入-：在月的二进制前添加分隔符。
5. 提取年（2025）：转为11111101001，填充到最前面。

代码实现（含详细注释）

class Solution {
    private static final int MAX_LEN = 32; // 足够容纳最大可能的二进制（年13位 + 2个- + 月4位 + 日5位 = 25位）

    public String convertDateToBinary(String date) {
        char[] newDate = new char[MAX_LEN]; // 预分配固定大小数组
        int begin = MAX_LEN; // 从数组末尾开始填充
        
        // 处理日（索引8-9，即"dd"）
        begin = appendBinary(date, newDate, begin, 8, 9);
        newDate[--begin] = '-'; // 插入日-月分隔符
        
        // 处理月（索引5-6，即"mm"）
        begin = appendBinary(date, newDate, begin, 5, 6);
        newDate[--begin] = '-'; // 插入月-年分隔符
        
        // 处理年（索引0-3，即"yyyy"）
        appendBinary(date, newDate, begin, 0, 3);
        
        // 从begin到数组末尾的有效字符转为字符串
        return new String(newDate, begin, MAX_LEN - begin);
    }

    private int appendBinary(String date, char[] arr, int ptr, int start, int end) {
        int num = 0;
        // 1. 提取日期部分并转为整数（如"2025"→2025）
        for (int i = start; i <= end; i++) {
            num = num * 10 + (date.charAt(i) - '0');
        }
        // 2. 整数转二进制，逆向填充字符数组
        while (num > 0) {
            arr[--ptr] = (char) ((num % 2) + '0'); // 取最低位，从后往前填
            num /= 2;
        }
        return ptr; // 返回新的填充起点
    }
}

核心优化点

1. 避免字符串拼接：通过字符数组直接操作，减少String对象创建开销。
2. 逆向填充：二进制低位在后（如 15→1111，填充顺序是1→1→1→1），天然符合数组从后往前填充的逻辑。
3. 固定长度数组：预先计算最大可能长度（32 位足够），空间利用更高效。

四、两种解法对比

维度	解法一（分割转换）	解法二（逆向填充）
代码行数	简洁（1 行核心逻辑）	复杂（需处理索引和填充）
性能	适用于大多数场景	更优（减少字符串操作）
可读性	直观，适合新手	需理解逆向填充逻辑
适用场景	快速开发、小规模数据	高频调用、性能敏感场景

五、测试用例与输出

输入日期	二进制表示	说明
2025-03-15	11111101001-11-1111	正常日期，包含非整十数
2000-01-01	11111010000-1-1	月 / 日为个位数
1970-01-01	1111001110-1-1	早期年份，二进制较短
9999-12-31	10011100001111-1100-11111	最大可能日期（年 9999）

六、总结

• 核心考点：日期解析、二进制转换、字符串操作优化。
• 逆向思维：通过预分配数组和逆向填充，避免字符串拼接的性能损耗，这是处理固定格式字符串的常用技巧。
• 扩展性：若需处理大量日期（如日志批量转换），解法二更具优势；日常开发中解法一的简洁性更值得优先选择。

代码启示：编程中往往有多种解法，选择时需权衡可读性、性能和场景需求，这正是算法优化的魅力所在。