题目描述
字符串转换整数 (atoi)
请你来实现一个 atoi 函数，使其能将字符串转换成整数。
首先，该函数会根据需要丢弃无用的开头空格字符，直到寻找到第一个非空格的字符为止。接下来的转化规则如下：
-
如果第一个非空字符为正或者负号时，则将该符号与之后面尽可能多的连续数字字符组合起来，形成一个有符号整数。
-
假如第一个非空字符是数字，则直接将其与之后连续的数字字符组合起来，形成一个整数。
-
该字符串在有效的整数部分之后也可能会存在多余的字符，那么这些字符可以被忽略，它们对函数不应该造成影响。
注意：假如该字符串中的第一个非空格字符不是一个有效整数字符、字符串为空或字符串仅包含空白字符时，则你的函数不需要进行转换，即无法进行有效转换，在任何情况下，若函数不能进行有效的转换时，请返回 0 。
提示：
- 本题中的空白字符只包括空格字符 ' ' 。
- 假设我们的环境只能存储 32 位大小的有符号整数，那么其数值范围为 [−231, 231 − 1]，如果数值超过这个范围，请返回 INT_MAX (231 − 1) 或 INT_MIN (−231) 。
示例 1:
输入: "42"
输出: 42
示例 2:
输入: " -42"
输出: -42
解释: 第一个非空白字符为 '-', 它是一个负号。
我们尽可能将负号与后面所有连续出现的数字组合起来，最后得到 -42 。
示例 3:
输入: "4193 with words"
输出: 4193
解释: 转换截止于数字 '3' ，因为它的下一个字符不为数字。
示例 4:
输入: "words and 987"
输出: 0
解释: 第一个非空字符是 'w', 但它不是数字或正、负号。
因此无法执行有效的转换。
示例 5:
输入: "-91283472332"
输出: -2147483648
解释: 数字 "-91283472332" 超过 32 位有符号整数范围。
因此返回 INT_MIN (−231) 。
数据结构
- 数组
算法思维
- 遍历、状态机、逆向思维
解题要点
- 用包含 0,1,2 三种状态的状态机模型来表示正负
- 边界条件的判定：将
res*10+tmp > Integer.MAX_VALUE改为res < (Integer.MAX_VALUE-tmp)/10
“逆向思维”：将运算放在右侧，加变减，乘变除，数字变小，可以有效防止 不等式左侧的 数字溢出
解题思路
一. Comprehend 理解题意
可以理解为 “过滤问题”
二. Choose 选择数据结构与算法
数据结构：字符数组
算法思维：遍历
三. Code 编码实现基本解法
错误代码：测试“9223372036854775808”，期望结果：2147483648，运行结果：-2147483648
原因：数字溢出（超出 long 类型的范围：Long.MAX_VALUE = 9223372036854775807）
class Solution{
public int myAtoi(String s) {
//1.将字符串转换成字符数组
char[] arr = s.toCharArray();
//2.遍历字符数组
long num = 0L;
int sign = 0;
for (int i=0; i<arr.length; i++){
if (arr[i] != ' ') {
//3.若为正负号，则判断此前是否已经有符号了
if (arr[i] == '-'){
if (sign == 0) sign = -1;
else break;
} else if (arr[i] == '+'){
if (sign == 0) sign = 1;
else break;
} else if (arr[i]>='0' && arr[i]<= '9'){
sign = sign==0 ? 1 : sign;
num = num * 10 + arr[i] - 48;
} else break;
}
}
//判断溢出
num = num * sign;
if (num > Integer.MAX_VALUE) return Integer.MAX_VALUE;
else if (num < Integer.MIN_VALUE) return Integer.MIN_VALUE;
else return (int)num;
}
}
四. Consider 思考更优解
改变算法思维：
- “有限状态机”：正负号的三种状态：0--初始状态（第一位为数字），1--正（第一位为'+'），2--负（第一位为'-'）
- “逆向思维”：使用逆运算作为边界判断条件，防止数字溢出
时间复杂度：O(n) -- 一次数组遍历
空间复杂度：O(n) -- 一个字符数组的内存空间
五. Code 编码实现最优解
class Solution{
public int myAtoi(String s) {
int res = 0;
int state = 0 ; // state == 0 为初始状态 ，1 为正整数状态 ，2为负整数
//1.遍历字符数组
for(char i : s.toCharArray())
{
//2.对各种情况进行判断和过滤
if(state == 0 && i == ' ');
else if(state == 0 && i == '+') state = 1;
else if(state == 0 && i == '-') state = 2;
else if(i >= '0' && i <= '9')
{
//注意：一旦读取到数字了，就要将状态变为“正”，这样下一次读取到'+'或'-'时才能跳出
state = state==0 ? 1 : state;
int tmp = i - '0';
//3.每次数字运算前，都进行溢出判断
if(res > (Integer.MAX_VALUE-tmp)/10){
if(state == 1) return Integer.MAX_VALUE;
else return Integer.MIN_VALUE; //注意：这里没加 if 条件是因为此刻 state 不是 1 就是 2 了
}
res = res * 10 + tmp;
}
else break;
}
//根据符号返回结果
return state==2 ? -res : res;
}
}
执行耗时:2 ms,击败了99.28% 的Java用户
内存消耗:38.3 MB,击败了90.21% 的Java用户
六. Change 变形与延伸
=== 待续 ===
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