整数与IP地址间的转换

Bertha 。 2024-03-22 10:26 58阅读 0赞

#### 题目来源 ####

[整数与IP地址间的转换\_牛客题霸\_牛客网 (nowcoder.com)][IP_ _nowcoder.com]

#### 题目描述 ####

原理：ip地址的每段可以看成是一个0-255的整数，把每段拆分成一个二进制形式组合起来，然后把这个二进制数转变成一个长整数。

举例：一个ip地址为10.0.3.193

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>每段数字</td> 
   <td>相对应的二进制数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>10</td> 
   <td>00001010</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>0</td> 
   <td>00000000</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>00000011</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>193</td> 
   <td>11000001</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

组合起来即为：00001010 00000000 00000011 11000001,

转换为10进制数就是：167773121，

即该IP地址转换后的数字就是它了。

数据范围：保证输入的是合法的 IP 序列

#### 输入描述 ####

1.  输入IP地址
2.  输入10进制型的IP地址

#### 输出描述 ####

1.  输出转换成10进制的IP地址
2.  输出转换后的IP地址

#### 用例 ####

> 输入：
> 
>     10.0.3.193
>     167969729
> 
> 输出：
> 
>     167773121
>     10.3.3.193

#### 最基础的解题思路 ####

/* JavaScript Node ACM模式 控制台输入获取 */
    const readline = require("readline");
    
    const rl = readline.createInterface({
      input: process.stdin,
      output: process.stdout,
    });
    
    rl.on("line", (line) => {
      convert(line);
    });
    
    /* 算法逻辑 */
    function convert(line) {
      // 如果控制台输入包含'.', 则输入为ip地址，
      // 如果控制台输入不包含'.', 则输入为十进制数
      /\./.test(line) ? ip2dec(line) : dec2ip(line);
    }
    
    function ip2dec(ip) {
      const ipArr = ip.split(".");
      const newIpArr = ipArr.map((item) => {
        // 十进制转为二进制
        let ipPart = Number(item).toString(2);
        // 二进制高位补0
        while (ipPart.length < 8) {
          ipPart = "0" + ipPart;
        }
        return ipPart;
      });
      // 将32位二进制数转为十进制数，并打印
      console.log(parseInt(newIpArr.join(""), 2));
    }
    
    function dec2ip(dec) {
      // 十进制数转为二进制数
      let ipBinary = Number(dec).toString(2);
      // 二进制高位补0
      while (ipBinary.length < 32) {
        ipBinary = "0" + ipBinary;
      }
      let ip1 = parseInt(ipBinary.slice(0, 8), 2);
      let ip2 = parseInt(ipBinary.slice(8, 16), 2);
      let ip3 = parseInt(ipBinary.slice(16, 24), 2);
      let ip4 = parseInt(ipBinary.slice(24, 32), 2);
      console.log(`${ip1}.${ip2}.${ip3}.${ip4}`);
    }

covert函数用于判断控制台输入的是ip地址，还是十进制数，逻辑是正则判断输入数据line是否含有"."

ip2dec函数用于将ip地址转为十进制数，逻辑是

1.  先将ip地址按照“.”分割为四部分ipPart
2.  再遍历每个ipPart（十进制数字符串），将它们转为二进制数（PS：利用Number.prototype.toString(radix)）
3.  ipPart转为二进制数后，会默认省略高位0，这里我们需要补足高位0
4.  将四部分ipPart二进制数按顺序拼接得到一个32位的二进制数，然后转为10进制数（PS：利用Number.parseInt(str, radix)）

dec2ip函数用于将十进制数转为ip地址，逻辑是

1.  先将十进制数转为二进制数
2.  将得到的二进制数高位补0，保证其32位长度
3.  将32位二进制数按顺序分割为4个8位二进制数
4.  将每个8位二进制数转为十进制数
5.  最后将四个十进制数通过"."按顺序拼接起来

#### 位运算解题思路 ####

/* JavaScript Node ACM模式 控制台输入获取 */
    const readline = require("readline");
    
    const rl = readline.createInterface({
      input: process.stdin,
      output: process.stdout,
    });
    
    rl.on("line", (line) => {
      convert(line);
    });
    
    /* 算法逻辑 */
    function convert(line) {
      // 如果控制台输入包含'.', 则输入为ip地址，
      // 如果控制台输入不包含'.', 则输入为十进制数
      /\./.test(line) ? ip2dec(line) : dec2ip(line);
    }
    
    function ip2dec(ip) {
      const ipArr = ip.split(".");
    
      // 左移
      const newIpArr = ipArr.map((item, index) => {
        return BigInt(item) << BigInt((3 - index) * 8);
      });
    
      // 按位或求和
      const res = newIpArr[0] | newIpArr[1] | newIpArr[2] | newIpArr[3];
      console.log(res.toString());
    }
    
    function dec2ip(dec) {
      const ip1 = (dec >> 24) & 0x00ff;
      const ip2 = (dec >> 16) & 0x00ff;
      const ip3 = (dec >> 8) & 0x00ff;
      const ip4 = (dec >> 0) & 0x00ff;
      console.log(`${ip1}.${ip2}.${ip3}.${ip4}`);
    }

covert函数逻辑与前例相同。

ip2dec函数逻辑变更，我们知道ip2dec函数本质将ip地址转为一个32位二进制数，假设ip地址为a.b.c.d，其每部分都是0~255，即对应一个8位二进制数，则：

*  a部分对应32位二进制数的 31 ~ 24 位（最高位31）
 *  b部分对应32位二进制数的 23 ~ 16 位（最高位23）
 *  c部分对应32位二进制数的 15 ~ 8 位（最高位15）
 *  d部分对应32位二进制数的 7 ~ 0 位（最高位7）

所以，我们完全可以将：

*  a部分8位二进制数左移24位
 *  b部分8位二进制数左移16位
 *  c部分8位二进制数左移8位
 *  d部分8位二进制数左移0位

然后将它们相加，或者按位或，即可得到四部分二进制数之和。

我们举一个实际例子，比如ip地址为192.168.1.1，则：

*  a部分是192，对应二进制数： 1100 0000，当我们将其左移24位，得到的是：
 *  1100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
 *  b部分是168，对应二进制数： 1010 1000，当我们将其左移16位，得到的是：
 *  0000 0000 1010 1000 0000 0000 0000 0000
 *  c部分是1，对应二进制数： 0000 0001，当我们将其左移8位，得到的是：
 *  0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0000
 *  d部分是1，对应二进制数： 0000 0001，当我们将其左移0位，得到的是：
 *  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

按位或结果为：

1100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

0000 0000 1010 1000 0000 0000 0000 0000

0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0000

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001

--------------------

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001 = 3232235777

但是这里我们需要注意的是，JavaScript的Number数值最大只能是**32位**二进制数，所以当我们

192 << 24 会导致数值溢出，**1**100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000**，即最高位1会被当成符号位。**

![4c78ebdc7f114c90990b82a47293529c.png][]

此时，我们就不能再使用Number类型了，而JavaScript中可以比Number更大的数值类型是BigInt，BigInt类型数值可以是**54位**二进制数。

![9670e1a4bf2c45e797299af111f27b01.png][]

需要注意BigInt数值只能和BigInt数值运算，不能和Number类型数值运算，而Number类型数值变为BigInt类型有两种方式：

*  BigInt(num)强制
 *  数值后面加n

上图中，采用BigInt类型后，192左移24位就不会发生溢出了，因为此时198已经是54位二进制数了，

00 0000 0000 0000 0000 0000 1100 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

此时，198最高位1就不会被当成符号位了。

dec2ip函数逻辑变更，输入的十进制数，右移24位，即得到了a部分二进制数

比如，十进制数3232235777 对应ip地址192.168.1.1，而

十进制数3232235777 对应二进制数 1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001，

![80d00c31f1ea47fa85345260a19aeb53.png][]

此时，我们只需要得到各部分8位二进制数即可

得到192部分八位二进制数，即将 3232235777 **无符号**右移24位即可

*  无符号右移，即不把最高位（第31位）当成符号位，最高位跟随右移。
 *  相反的，有符号右移，即把把最高位（第31位）当成符号位，则符号位不跟随右移。

无符号右移：

0000 0000 0000 0000 0000 0000 1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001

![afe0537b5b2a47299a72e6a7e12446f5.png][]

有符号右移：

**1**000 0000 0000 0000 0000 0000 **0**100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001

![05a12be02ff0451a85277014f6a378b5.png][]

--------------------

得到168部分八位二进制数，需要先将 3232235777 无符号右移16位，则得到

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001

再按位与（去除192对应的8位二进制）

0000 0000 1111 1111

即可

![8c91bf703a254e2d9c7a09bf1a8bec91.png][]

--------------------

得到1部分的八位二进制数，需要先将 3232235777 无符号右移8位，则得到

1100 0000 1010 1000 0000 0001 0000 0001，

再按位与

0000 0000 0000 0000 1111 1111

即可

![ac59e1f9530c4901a23a0ea5b51085ef.png][]

--------------------

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