LeetCode.8-字符串轉整數(String to Integer (atoi))

這是悅樂書的第349次更新，第374篇原創

01 看題和準備

今天介紹的是LeetCode算法題中Medium級別的第4題（順位題號是8）。實現將字符串轉換爲整數的atoi方法。

該函數首先去掉所需丟棄的空白字符，直到找到第一個非空白字符。而後，從該字符開始，採用可選的初始加號或減號，後跟儘量多的數字，並將它們轉換爲整數。

字符串能夠包含在造成整數以後的其餘字符，這些字符將被忽略而且對此函數的行爲沒有影響。

若是str中的第一個非空白字符不是有效的整數，或者因爲str是空的或者只包含空白字符而不存在這樣的序列，則不執行轉換。

若是沒法執行有效轉換，則返回零值。

注意：

• 只有空格字符' '被視爲空格字符。

假設咱們正在處理一個只能在32位有符號整數範圍內存儲整數的環境：[ -2^31,2^31 -1]。若是數值超出可表示值的範圍，則返回INT_MAX（2^31-1）或INT_MIN（-2^31）。例如：

輸入：「42」
輸出：42

輸入：「 -42」
輸出：-42
說明：第一個非空白字符是' - '，這是減號。而後取儘量多的數字，獲得42。

輸入：「4193 with words」
輸出：4193
說明：轉換在數字「3」處中止，由於下一個字符不是數字。

輸入：「words and 987」
輸出：0
說明：第一個非空白字符是'w'，它不是數字或+/-符號。所以，沒法執行有效轉換。

輸入：「-91283472332」
輸出：-2147483648
說明：數字「-91283472332」超出32位有符號整數的範圍。返回INT_MIN（-2^31）。

02 第一種解法

將字符串轉成整數，根據題目給的說明和試錯，須要考慮如下幾個條件：

• 是否爲空，或者由空格組成。

• 是否帶有正負符號，正號能夠忽略，負號在返回結果時須要帶上。

• 以0開頭，須要跳過連續的前置0。例如"000123"，轉換的結果是123。

• 超過了Integer的最大邊界或最小邊界。

• 小數點能夠忽略，由於是轉成整型，會舍掉小數點後面的數。

• 出現多個正負符號，直接返回0。例如"+-2"，結果是0。

• 第一位只能是數字（0到9）或者正負符號，出現其餘字符直接返回0。

根據上面這些狀況，在關鍵處進行判斷便可。

public int myAtoi(String str) {
    str = str.trim();
    // 判空
    if (str.length() < 1) {
        return 0;
    }
    // 判斷首位字符
    char c = str.charAt(0);
    if (!Character.isDigit(c) && c != '-' && c != '+') {
        return 0;        
    }
    // 判斷符號
    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;
    }
    // 判斷邊界
    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 第二種解法

在第一種解法的基礎上，咱們還能夠作下優化。

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 {
            // 截取的字符串長度可能會超過Integer的邊界
            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 第三種解法

咱們也能夠不採用截取字符串的方式，經過計算每一位數，判斷是不是0到9的數字，而且判斷是否越界。

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;
    // 判斷正負
    // 只判斷一次，不能使用循環
    if (index < n && (str.charAt(index) == '+' 
            || str.charAt(index) == '-')) {
        sign = str.charAt(index) == '-' ? -1 : 1;
        index++;
    }
    // 計算整數
    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 小結

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