【Java】PAT Basic Level 1024 科学计数法

题目 1024 科学计数法

作者 HOU, Qiming

单位 浙江大学

科学计数法是科学家用来表示很大或很小的数字的一种方便的方法，其满足正则表达式 [+-][1-9].[0-9]+E[+-][0-9]+，即数字的整数部分只有 1 位，小数部分至少有 1 位，该数字及其指数部分的正负号即使对正数也必定明确给出。

现以科学计数法的格式给出实数 A，请编写程序按普通数字表示法输出 A，并保证所有有效位都被保留。

输入格式：

每个输入包含 1 个测试用例，即一个以科学计数法表示的实数 A。该数字的存储长度不超过 9999 字节，且其指数的绝对值不超过 9999。

输出格式：

对每个测试用例，在一行中按普通数字表示法输出 A，并保证所有有效位都被保留，包括末尾的 0。

输入样例 1：

+1.23400E-03

输出样例 1：

0.00123400

输入样例 2：

-1.2E+10

输出样例 2：

-12000000000

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思路

这道题的主要思路：首先把读取的字符串拆分成子串，以便取出底数和指数部分，然后根据指数的正负来判断可能需要在数字的右边还是左边补零，最后输出结果即可。

这其中有几个问题的处理方式，我记录在此。

1.对输入字符串的拆分

以往PAT的题目，输入内容都是以空格为间隔的，那么只要用String.split()配合简单的正则表达式，即可将输入内容以空格为分隔符切分为多个子串，返回字符串数组。如下。

//获取输入流对象
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
 
//将输入的一行内容 以一个或多个空格为分隔符 切分为字符串数组
String[] arr = br.readLine().split(" +");     
/*
    readLine()读取一行输入，返回String，
    split()函数的参数是切分字符串的分隔符，返回String[]
    " +" 是正则表达式，表示一个或多个空格
*/

在这道题目中，也可以用“E”以及小数点“\\.”作为间隔符来切分子串。但这样得到的子串中仍然会包含正负号，还要再进一步处理。（小数点，写\\是为了转义，因为“.”在正则表达式中有特殊含义，表示匹配除了换行符外的任意字符。）

这道题目的输入，符合一个指定的正则表达式，那么其实就可以利用正则表达式来方便地切分字符串。切分的时候注意，Java并不知道我们希望怎样切分，所以写正则表达式的时候要用括号来表示分组，那么Java就会按照这个分组来切分子串。

根据正则表达式来切分字符串的具体方法，见代码。

        //待切分的字符串
        String str = "+1.230E-4";
 
        //输入的字符串所符合的正则表达式
        String pattern = "([+-])([1-9])(\\.)([0-9]+)(E)([+-])([0-9]+)";     
        /*注意要用括号来表示分组，每个分组会被切分为一个子串*/
 
        //Pattern类用于编译正则表达式
        Pattern r = Pattern.compile(pattern);       
 
        //Matcher类用于根据正则表达式将字符串进行匹配
        Matcher m = r.matcher(str);    
 
        //优先处理特殊情况         
        if(!(m.find())) {                //若字符串与正则表达式匹配失败
            System.out.println("字符串输入有误，请根据正则表达式输入！");  //输出错误提示信息
            return;                     //程序返回
        }
 
        //若字符串与正则表达式匹配成功
        int count = m.groupCount();            //获取匹配到的子串数量
 
        String[] s = new String[count];         //新建字符串数组
 
        for (int i = 0; i < count; i++)       //遍历字符串数组
 
            s[i] = m.group(i+1);              //用group()方法获取每个子串，存到字符串数组中
            /*注意，group()方法的参数是从1开始的*/
 
        //打印数组等后续代码

2.拼接字符串

这道题涉及对字符串的拼接处理，这其实比较耗时，如果频繁使用新建字符串，以及频繁使用substring()方法取子串的话，在PTA平台上容易超时。这里可以采用更高效的字符串拼接方法：StringBuilder类。需要拼接的时候，只要append()一下就可以，打印也很方便。使用方法如下。

StringBuilder strb = new StringBuilder();  
/* 
构造字符串，StringBuilder是一个可变对象，
可以降低字符串拼接的时间复杂度，不然在PTA平台上可能超时
*/
        
strb.append("I Love ");    //追加一些内容
 
strb.append("Java");        //在结尾再追加一些内容
 
System.out.println(strb);    //直接放在println()函数中打印即可
 
//打印结果：    I Love Java

3.switch语句

这道题中，正常情况下，指数前面的符号只会有正负两个值，正好就可以用switch语句，只需要两个case分支，顺道还可以有default来应对异常状况。当然也可以用if语句，只不过switch语句更快那么一点点，于是就用switch语句吧。

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Java代码

最终所有测试点都测试通过。代码如下。

/*
功能：给定以科学计数法表示的一个数字，输出其普通表示形式
 */
import java.io.*;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;
public class Main  {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        //接收输入
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        String str = br.readLine();     //读取科学计数法表示的数字
 
        //根据正则表达式进行匹配，将输入信息切分为子串
        String pattern = "([+-])([1-9])(\\.)([0-9]+)(E)([+-])([0-9]+)";      //输入字符串符合的正则表达式，注意要用括号来表示分组，每个分组会被切分为一个子串
        Pattern r = Pattern.compile(pattern);           //Pattern类用于编译正则表达式
        Matcher m = r.matcher(str);                     //Matcher类用于根据正则表达式将字符串进行匹配
        if(!(m.find())) {                //若字符串与正则表达式匹配失败
            System.out.println("字符串输入有误，请根据正则表达式输入！");   //输出错误提示信息
            return;                     //程序返回
        }
 
        //若字符串与正则表达式匹配成功
        int count = m.groupCount();            //获取匹配到的子串数量
        String[] s = new String[count];         //新建字符串数组
        for (int i = 0; i < count; i++)       //遍历字符串数组
            s[i] = m.group(i+1);                //用group()方法获取每个子串，存到字符串数组中
 
        //分析并生成数字的普通形式
        StringBuilder result = new StringBuilder();  // 构造字符串，StringBuilder是一个可变对象，可以降低字符串拼接的时间复杂度
        if("-".equals(s[0]))                         //生成开头的正负号
            result.append("-");
        int zhi = Integer.parseInt(s[6]);            //指数的数值
        if(zhi==0){                             //若指数为0，则直接输出整数和小数部分即可
            result.append( s[1] + s[2] + s[3]);
            System.out.println(result);
            return; 
        }
 
        //若指数不为0
        switch(s[5]){       //判断指数的正负号
            case "+":           //如果指数为正数
                int di = s[3].length();      //底数部分的小数位数
                if(zhi >= di){                  //若指数比底数的小数位数多，则最终结果不会有小数点
                    result.append( s[1] + s[3] );     //生成整数位、有效位
                    for(int i=0;i
                        result.append( "0");              //再把剩余的尾数0都加上
                }
                else{                           //若指数不如底数的小数位数多，则最终结果仍要有小数点
                    result.append( s[1] + s[3].substring(0,zhi));   //生成整数位、整数部分的有效位
                    result.append( s[2] + s[3].substring(zhi));      //生成小数点、小数部分的有效位
                } 
                break;
 
            case "-":           //如果指数为负数
                result.append("0.");                 //生成整数位、小数点
                for(int i=0;i1;i++)        //生成小数点后最高位的0
                    result.append( "0");
                result.append( s[1] + s[3]);          //生成有效位
                break;
                
            default:
                System.out.println("输入有误！");
                break;
        }
 
        //打印输出
        System.out.println(result);
 
    }
}