剑指offer - 表示数值的字符串

题目

请实现一个函数用来判断字符串是否表示数值（包括整数和小数）。例如，字符串“+100”、“5e2”、“-123”、“3.1416”及"-1E-16"都表示数值，但“12e”、“1a3.14”、“1.2.3”、“+-5”及“12e+5.4”

分析

表示数值的字符串遵循模式A[.[B]][e|EC]，其中A为数值的整数部分，B紧跟着小数点为数值的小数部分，C紧跟着'e'或者'E'为数值的指数部分。在小数里可能没有数值的整数部分。例如，小数.123等于0.123。因此A部分不是必需的。如果一个数没有整数部分，那么它的小数部分不能为空

上述A和C都是可能以'+'或者'-'开头的0-9的数位串：B也是0-9的数位串，但前面不能有正负号。以表示数值的字符串"123.45e+6"为例，“123”是它的整数部分A，"45"是它的小数部分B，“+6”是它的指数部分C

判断一个字符串是否符合上述模式时，首先尽可能多地扫描0-9的数位（有可能在起始处有'+'或者'-'），也就是前面模式中表示数值整数的A部分。如果遇到小数点'.'，则开始扫描表示数值小数部分的B部分。如果遇到'e'或者'E'，则开始扫描表示数值指数的C部分

算法实现

• 思路1，顺序检查

#include <iostream>

bool scanInteger(const char **str);
bool scanUnsignedInteger(const char **str);

bool isNumeric(const char *str)
{
    if (str == nullptr) // 字符串为空
        return false;

    bool numeric = scanInteger(&str);

    if (*str == '.') // 如果出现'.'，则接下来是数字的小数部分
    {
        ++str;
        /*
         下面一行代码用||的原因
         1、小数可以没有整数部分，如：.123等于0.123
         2、小数点后面没有数字，如：233.等于233.0
         3、小数点前面和后面都有数字，如：233.666
         */
        numeric = scanUnsignedInteger(&str) || numeric;
    }

    if (*str == 'e'||*str=='E')
    {
        ++str;
        /*
        下面使用&&的原因：
         1、当e或E前面没有数字时，整个字符串不能表示数字，如：.e1、e1
         2、当e或E前面没有整数时，整个字符串不能表示数字，如：12e、12e+54
         */
        numeric = numeric && scanInteger(&str);
    }

    return numeric && *str == '\0';
}

// 用来扫描字符串0-9的数位，可以用来匹配前面数值模式中的B部分
bool scanUnsignedInteger(const char **str)
{
    const char *before = *str;
    while (**str != '\0' && **str >= '0' && **str <= '9')
        ++(*str);

    // 当str中存在若干0-9的数字时，返回true
    return *str > before;
}

// 用来扫描可能以表示正负的‘+’或者‘-’为起始的0-9的数位，用来匹配前面数值模式中的A和C部分
bool scanInteger(const char **str) {
    if (**str == '+' || **str == '-')
        ++(*str);

    return scanUnsignedInteger(str);
}

• 思路2，标记排除法

class Solution {
public:
    bool isNumeric(char* str) {
        if (strlen(str) == 0)  return false;
        // 标记符号、小数点、e是否出现过
        bool sign = false, decimal = false, hasE = false;
        // 遍历字符串
        for (int i = 0; i < strlen(str); i++) {
            if (str[i] == 'e' || str[i] == 'E') { // 是否为e/E
                if (i == strlen(str)-1) return false; // e后面一定要接数字
                if (hasE) return false;  // 不能同时存在两个e
                hasE = true;
            } else if (str[i] == '+' || str[i] == '-') {
                // 第二次出现+-符号，则必须紧接在e之后
                if (sign && str[i-1] != 'e' && str[i-1] != 'E') return false;
                // 第一次出现+-符号，且不是在字符串开头，则也必须紧接在e之后
                if (!sign && i > 0 && str[i-1] != 'e' && str[i-1] != 'E') return false;
                sign = true;
            } else if (str[i] == '.') {
                // e后面不能接小数点，小数点不能出现两次
                if (hasE || decimal) return false;
                decimal = true;
            } else if (str[i] < '0' || str[i] > '9') // 不合法字符
                return false;
        }
        return true;
    }
};

• 思路3，使用正则表达式

//正则表达式解法
public class Solution {
    public boolean isNumeric(char[] str) {
        String string = String.valueOf(str);
        return string.matches("[\\+\\-]?\\d*(\\.\\d+)?([eE][\\+\\-]?\\d+)?");
    }
}
/*
 以下对正则进行解释:
 [\\+\\-]?            -> 正或负符号出现与否
 \\d*                 -> 整数部分是否出现，如-.34 或 +3.34均符合
 (\\.\\d+)?           -> 如果出现小数点，那么小数点后面必须有数字；
 否则一起不出现
 ([eE][\\+\\-]?\\d+)? -> 如果存在指数部分，那么e或E肯定出现，+或-可以不出现，
 紧接着必须跟着整数；或者整个部分都不出现
 */

参考

《剑指offer》
表示数值的字符串