【数据结构与算法】之深入解析“字符串转换整数 (atoi)”的求解思路和算法示例
【摘要】
一、题目要求
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...
一、题目要求
- 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：
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- 读入字符串并丢弃无用的前导空格；
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- 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；
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- 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；
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- 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）；
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- 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：
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- 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 。
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- 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 。
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- 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 。
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- 示例 4：
输入：s = "words and 987"
输出：0
解释：
第 1 步："words and 987"（当前没有读入字符，因为没有前导空格）
^
第 2 步："words and 987"（当前没有读入字符，因为这里不存在 '-' 或者 '+'）
^
第 3 步："words and 987"（由于当前字符 'w' 不是一个数字，所以读入停止）
^
解析得到整数 0 ，因为没有读入任何数字。
由于 0 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 0 。
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- 示例 5：
输入：s = "-91283472332"
输出：-2147483648
解释：
第 1 步："-91283472332"（当前没有读入字符，因为没有前导空格）
^
第 2 步："-91283472332"（读入 '-' 字符，所以结果应该是负数）
^
第 3 步："-91283472332"（读入 "91283472332"）
^
解析得到整数 -91283472332 。
由于 -91283472332 小于范围 [-231, 231 - 1] 的下界，最终结果被截断为 -231 = -2147483648 。
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- 提示：
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- 0 <= s.length <= 200；
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- s 由英文字母（大写和小写）、数字（0-9）、’ ‘、’+’、’-’ 和 ‘.’ 组成。
二、求解算法
- Java 示例：
public class Solution {
public int myAtoi(String str) {
int len = str.length();
// str.charAt(i) 方法回去检查下标的合法性，一般先转换成字符数组
char[] charArray = str.toCharArray();
// 1、去除前导空格
int index = 0;
while (index < len && charArray[index] == ' ') {
index++;
}
// 2、如果已经遍历完成（针对极端用例 " "）
if (index == len) {
return 0;
}
// 3、如果出现符号字符，仅第 1 个有效，并记录正负
int sign = 1;
char firstChar = charArray[index];
if (firstChar == '+') {
index++;
} else if (firstChar == '-') {
index++;
sign = -1;
}
// 4、将后续出现的数字字符进行转换
// 不能使用 long 类型，这是题目说的
int res = 0;
while (index < len) {
char currChar = charArray[index];
// 4.1 先判断不合法的情况
if (currChar > '9' || currChar < '0') {
break;
}
// 题目中说：环境只能存储 32 位大小的有符号整数，因此，需要提前判：断乘以 10 以后是否越界
if (res > Integer.MAX_VALUE / 10 || (res == Integer.MAX_VALUE / 10 && (currChar - '0') > Integer.MAX_VALUE % 10)) {
return Integer.MAX_VALUE;
}
if (res < Integer.MIN_VALUE / 10 || (res == Integer.MIN_VALUE / 10 && (currChar - '0') > -(Integer.MIN_VALUE % 10))) {
return Integer.MIN_VALUE;
}
// 4.2 合法的情况下，才考虑转换，每一步都把符号位乘进去
res = res * 10 + sign * (currChar - '0');
index++;
}
return res;
}
public static void main(String[] args) {
Solution solution = new Solution();
String str = "2147483646";
int res = solution.myAtoi(str);
System.out.println(res);
System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
System.out.println(Integer.MIN_VALUE);
}
}
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- C++ 示例：
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class Solution {
public:
int myAtoi(string str) {
unsigned long len = str.length();
// 去除前导空格
int index = 0;
while (index < len) {
if (str[index] != ' ') {
break;
}
index++;
}
if (index == len) {
return 0;
}
int sign = 1;
// 处理第 1 个非空字符为正负符号，这两个判断需要写在一起
if (str[index] == '+') {
index++;
} else if (str[index] == '-') {
sign = -1;
index++;
}
// 根据题目限制，只能使用 int 类型
int res = 0;
while (index < len) {
char curChar = str[index];
if (curChar < '0' || curChar > '9') {
break;
}
if (res > INT_MAX / 10 || (res == INT_MAX / 10 && (curChar - '0') > INT_MAX % 10)) {
return INT_MAX;
}
if (res < INT_MIN / 10 || (res == INT_MIN / 10 && (curChar - '0') > -(INT_MIN % 10))) {
return INT_MIN;
}
res = res * 10 + sign * (curChar - '0');
index++;
}
return res;
}
};
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- 复杂度分析：
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- 时间复杂度：O(N)，这里 N 为字符串的长度；
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- 空间复杂度：O(1)。
- Python 使用正则表达式：
class Solution:
def myAtoi(self, s: str) -> int:
return max(min(int(*re.findall('^[\+\-]?\d+', s.lstrip())), 2**31 - 1), -2**31)
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- 正则表达式说明：
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- ^：匹配字符串开头；
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- [+-]：代表一个+字符或-字符；
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- ?：前面一个字符可有可无；
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- \d：一个数字；
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- +：前面一个字符的一个或多个；
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- \D：一个非数字字符；
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- *：前面一个字符的0个或多个；
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- max(min(数字, 231 - 1), -231) 用来防止结果越界。
文章来源: blog.csdn.net，作者：Serendipity·y，版权归原作者所有，如需转载，请联系作者。
原文链接：blog.csdn.net/Forever_wj/article/details/122480549
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