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8. 字符串转换整数 (atoi)-力扣(LeetCode)

2024年08月06日 C/C++ 我要评论
请你来实现一个函数,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0−231−231231 − 1231 − 1' 's = "42"42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。

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:

  1. 读入字符串并丢弃无用的前导空格
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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)。
  5. 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
  6. 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 。

提示:

  • 0 <= s.length <= 200
  • s 由英文字母(大写和小写)、数字(0-9)、' ''+''-''.' 组成

思路

根据题意,有以下四种字符需要考虑:

   1. 首部空格: 删除之即可。
   2. 符号位: 三种情况,即 ''+++'' , ''−-−'' , ''无符号" ;新建一个变量保存符号位,返回前判断正负即可。
  3. 非数字字符: 遇到首个非数字的字符时,应立即返回。
  4. 数字字符:
       a. 字符转数字: “此数字的 ascii 码” 与 “ 000 的 ascii 码” 相减即可。
       b. 数字拼接: 若从左向右遍历数字,设当前位字符为 ccc ,当前位数字为 xxx ,数字结果为 resresres ,则数字拼接公式为:

数字越界处理:

    题目要求返回的数值范围应在 [−231,231−1][-2^{31}, 2^{31} - 1][−231,231−1] ,因此需要考虑数字越界问题。而由于题目指出 环境只能存储 32 位大小的有符号整数 ,因此判断数字越界时,要始终保持 resresres 在 int 类型的取值范围内。

在每轮数字拼接前,判断 resresres 在此轮拼接后是否超过 214748364721474836472147483647 ,若超过则加上符号位直接返回。
设数字拼接边界 bndry=2147483647//10=214748364,则以下两种情况越界:

下图展示了一个转化示例。

代码

class solution {
    public int myatoi(string s) {
        char[] c = s.trim().tochararray();
        if (c.length == 0) return 0;
        int res = 0, bndry = integer.max_value / 10;
        int i = 1, sign = 1;
        if (c[0] == '-') sign = -1;
        else if (c[0] != '+') i = 0;
        for (int j = i; j < c.length; j++) {
            if (c[j] < '0' || c[j] > '9') break;
            if (res > bndry || res == bndry && c[j] > '7') return sign == 1 ? integer.max_value : integer.min_value;
            res = res * 10 + (c[j] - '0');
        }
        return sign * res;
    }
}

复杂度分析:

    时间复杂度 o(n) : 其中 n为字符串长度,线性遍历字符串占用 o(n) 时间。
    空间复杂度 o(n) : 删除首尾空格后需建立新字符串,最差情况下占用 o(n)额外空间。

若不使用 trim() / strip() 删除首部空格,而采取遍历跳过空格的方式,则可以将空间复杂度降低至 o(1),代码如下:

class solution {
    public int myatoi(string s) {
        int res = 0, bndry = integer.max_value / 10;
        int i = 0, sign = 1, length = s.length();
        if(length == 0) return 0;
        while(s.charat(i) == ' ')
            if(++i == length) return 0;
        if(s.charat(i) == '-') sign = -1;
        if(s.charat(i) == '-' || s.charat(i) == '+') i++;
        for(int j = i; j < length; j++) {
            if(s.charat(j) < '0' || s.charat(j) > '9') break;
            if(res > bndry || res == bndry && s.charat(j) > '7')
                return sign == 1 ? integer.max_value : integer.min_value;
            res = res * 10 + (s.charat(j) - '0');
        }
        return sign * res;
    }
}

(0)

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