(java)剑指offer - 8 字符串转换整数 (atoi)

不念不忘少年蓝@ 2022-12-17 10:56 72阅读 0赞

# 题目描述 #

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) 。

# 思路1：平推 #

没有太多技巧，需要注意各种特殊情况处理——面向测试用例编程。

1.  去掉前导空格
2.  处理正负号与非数字字符
3.  识别数字，注意整数越界情况。

这里的计算包含乘法与加法，都可能造成溢出。判断溢出 不能进行了运算后再判断，因此需要反向考虑。

也就是 res \* 10 + digit > Integer.MAX\_VALUE 转化为 res > (Integer.MAX\_VALUE - digit) / 10 。

## 代码 ##

public  int myAtoi(String s) { 
            // 寻找第一个非空字符
            int index = 0;
            while (index < s.length() && s.charAt(index) == ' ') { 
                index++;
            }
            // 如果已经到达末尾
            if (index == s.length()) return 0;
            // 第一个非空字符判断
            char first = s.charAt(index);
            boolean isNegative = false;
            // 若不为数字
            if (!Character.isDigit(s.charAt(index))) { 
                // 若为'+'
                if (first == '+') { 
                    index++;
                } else if (first == '-') { 
                    isNegative = true;
                    index++;
                } else return 0;
            }
            // 转为int
            int result = 0;
            for(int i = index; i < s.length(); i++) { 
                // 中途遇到非数字需要退出
                if (!Character.isDigit(s.charAt(i))) break;
                int digit = s.charAt(i) - '0';
                // int溢出判断
                if (result > (Integer.MAX_VALUE - digit) / 10) { 
                    return isNegative ?  Integer.MIN_VALUE : Integer.MAX_VALUE;
                }
                result = result * 10 + (digit);
            }
            return isNegative == true? -result : result;
        }

# 思路2：DFA #

官方解法：确定有限状态机（deterministic finite automaton, DFA）

字符串处理的题目往往涉及复杂的流程以及条件情况，如果直接上手写程序，一不小心就会写出极其臃肿的代码。  
因此，为了有条理地分析每个输入字符的处理方法，我们可以使用自动机这个概念：  
我们的程序在每个时刻有一个状态 s，每次从序列中输入一个字符 c，并根据字符 c 转移到下一个状态 s’。这样，我们只需要建立一个覆盖所有情况的从 s 与 c 映射到 s’ 的表格即可解决题目中的问题。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3o3MTQ0MDU0ODk_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
接下来编程部分就非常简单了：我们只需要把上面这个状态转换表抄进代码即可。

另外自动机也需要记录当前已经输入的数字，只要在 s’ 为 in\_number 时，更新我们输入的数字，即可最终得到输入的数字。

class Solution { 
        public int myAtoi(String str) { 
            Automaton automaton = new Automaton();
            int length = str.length();
            for (int i = 0; i < length; ++i) { 
                automaton.get(str.charAt(i));
            }
            return (int) (automaton.sign * automaton.ans);
        }
    }
    
    class Automaton { 
    	// 正负号
        public int sign = 1;
        // 结果
        public long ans = 0;
        // 状态
        private String state = "start";
        // 将表格转化为map
        private Map<String, String[]> table = new HashMap<String, String[]>() { { 
            put("start", new String[]{ "start", "signed", "in_number", "end"});
            put("signed", new String[]{ "end", "end", "in_number", "end"});
            put("in_number", new String[]{ "end", "end", "in_number", "end"});
            put("end", new String[]{ "end", "end", "end", "end"});
        }};
    	// 根据传入字符对状态进行转换
        public void get(char c) { 
        	// 转换后的状态
            state = table.get(state)[get_col(c)];
            if ("in_number".equals(state)) { 
                ans = ans * 10 + c - '0';
                ans = sign == 1 ? Math.min(ans, (long) Integer.MAX_VALUE) : Math.min(ans, -(long) Integer.MIN_VALUE);
            } else if ("signed".equals(state)) { 
                sign = c == '+' ? 1 : -1;
            }
        }
    	// 判断取哪一列，也就是转换到哪个状态
        private int get_col(char c) { 
            if (c == ' ') { 
                return 0;
            }
            if (c == '+' || c == '-') { 
                return 1;
            }
            if (Character.isDigit(c)) { 
                return 2;
            }
            return 3;
        }
    }

这个解法使用long来避免判断溢出。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3o3MTQ0MDU0ODk_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221122/7ed1b84da7ec454293d4c76ec251a49e.png