LeetCode.8-字符串转整数(String to Inte

这是悦乐书的第349次更新，第374篇原创

01 看题和准备

今天介绍的是LeetCode算法题中Medium级别的第4题（顺位题号是8）。实现将字符串转换为整数的atoi方法。

该函数首先去掉所需丢弃的空白字符，直到找到第一个非空白字符。然后，从该字符开始，采用可选的初始加号或减号，后跟尽可能多的数字，并将它们转换为整数。

字符串可以包含在形成整数之后的其他字符，这些字符将被忽略并且对此函数的行为没有影响。

如果str中的第一个非空白字符不是有效的整数，或者由于str是空的或者只包含空白字符而不存在这样的序列，则不执行转换。

如果无法执行有效转换，则返回零值。

注意：

• 只有空格字符' '被视为空格字符。

假设我们正在处理一个只能在32位有符号整数范围内存储整数的环境：[ -2^31,231 -1]。如果数值超出可表示值的范围，则返回INT_MAX（2^{31-1）或INT_MIN（-2}31）。例如：

输入：“42”
输出：42

输入：“ -42”
输出：-42
说明：第一个非空白字符是' - '，这是减号。然后取尽可能多的数字，得到42。

输入：“4193 with words”
输出：4193
说明：转换在数字“3”处停止，因为下一个字符不是数字。

输入：“words and 987”
输出：0
说明：第一个非空白字符是'w'，它不是数字或+/-符号。因此，无法执行有效转换。

输入：“-91283472332”
输出：-2147483648
说明：数字“-91283472332”超出32位有符号整数的范围。返回INT_MIN（-2^31）。

02 第一种解法

将字符串转成整数，根据题目给的说明和试错，需要考虑以下几个条件：

• 是否为空，或者由空格组成。

• 是否带有正负符号，正号可以忽略，负号在返回结果时需要带上。

• 以0开头，需要跳过连续的前置0。例如"000123"，转换的结果是123。

• 超过了Integer的最大边界或最小边界。

• 小数点可以忽略，因为是转成整型，会舍掉小数点后面的数。

• 出现多个正负符号，直接返回0。例如"+-2"，结果是0。

• 第一位只能是数字（0到9）或者正负符号，出现其他字符直接返回0。

根据上面这些情况，在关键处进行判断即可。

public int myAtoi(String str) {
    str = str.trim();
    // 判空
    if (str.length() < 1) {
        return 0;
    }
    // 判断首位字符
    char c = str.charAt(0);
    if (!Character.isDigit(c) && c != '-' && c != '+') {
        return 0;        
    }
    // 判断符号
    boolean flag = false;
    if (c == '-') {
        flag = true;
    }
    int end = 0;
    for (int i=1; i<str.length(); i++) {
        if (Character.isDigit(str.charAt(i))) {
            end = i;    
        } else {
            break;
        }
    }
    String newStr = str.substring(flag ? 1 : 0, end+1);
    if (newStr.length() < 1 || newStr.equals("+")) {
        return 0;
    }
    // 判断边界
    if (!newStr.startsWith("0") && newStr.length() > 12) {
        return flag ? Integer.MIN_VALUE : Integer.MAX_VALUE;
    }
    Long result = Long.parseLong(newStr);
    if (result.toString().length() > 11) {
        return flag ? Integer.MIN_VALUE : Integer.MAX_VALUE;
    }
    if (result > Integer.MAX_VALUE) {
        return flag ? Integer.MIN_VALUE : Integer.MAX_VALUE;
    }
    return flag ? 0-(int)result.longValue() : (int)result.longValue();
}

03 第二种解法

在第一种解法的基础上，我们还可以做下优化。

public int myAtoi2(String str) {
    if (str == null) {
        return 0;
    }
    str = str.trim();
    if (str.isEmpty()) {
        return 0;
    }
    char c = str.charAt(0);
    int start = 0;
    if (c == '+' || c == '-') {
        start = 1;
    }
    int end = str.length(), n = str.length();
    for (int i=start; i<n; i++) {
        char ch = str.charAt(i);
        if ("0123456789".indexOf(ch) < 0) {
            end = i;
            break;
        } else {
            // 截取的字符串长度可能会超过Integer的边界
            if (i >= 10) {
                long tem = Long.valueOf(str.substring(0, i+1));
                if (tem > Integer.MAX_VALUE) {
                    return Integer.MAX_VALUE;
                } else if (tem < Integer.MIN_VALUE) {
                    return Integer.MIN_VALUE;
                }
            }
        }
    }
    if (end <= start) {
        return 0;
    }
    long result = Long.valueOf(str.substring(0, end));
    if (result > Integer.MAX_VALUE) {
        return Integer.MAX_VALUE;
    } else if (result < Integer.MIN_VALUE) {
        return Integer.MIN_VALUE;
    }
    return (int)result;
}

04 第三种解法

我们也可以不采用截取字符串的方式，通过计算每一位数，判断是否是0到9的数字，并且判断是否越界。

public int myAtoi3(String str) {
    if (str == null) {
        return 0;
    }
    str = str.trim();
    if (str.isEmpty()) {
        return 0;
    }
    int index = 0, total = 0, n = str.length();
    int sign = 1;
    // 判断正负
    // 只判断一次，不能使用循环
    if (index < n && (str.charAt(index) == '+' 
            || str.charAt(index) == '-')) {
        sign = str.charAt(index) == '-' ? -1 : 1;
        index++;
    }
    // 计算整数
    while (index < n) {
        int num = str.charAt(index)-'0';
        if (num < 0 || num > 9) {
            break;
        }
        // 避免越界
        if (total > Integer.MAX_VALUE/10 || 
                (total == Integer.MAX_VALUE/10 
                && num > Integer.MAX_VALUE%10)) {
            return sign == 1 ? Integer.MAX_VALUE : Integer.MIN_VALUE;
        }
        total = total*10 + num;
        index++;
    }
    return total*sign;
}

05 小结

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