算法通关村——不简单的字符串转换问题

字符串转化整数(atoi)

1、题目描述

LeetCode8. 请你来实现一个myAtoi(String s)函数，使其能将字符串转换成一个32位有符号整数（类似C/C++ 中的atoi函数）。

函数myAtoi(String s) 的算法如下：

• 读入字符串并丢弃无用的前导空格。
• 检查下一个字符（假设还未到字符末尾）为正还是负号，读取该字符（如果有）。确定最终结果是负数还是正数。如果两者都不存在，则假定结果为正。
• 读入下一个字符，直到到达下一个非数字字符或到达输入的结尾。字符串的其余部分将被忽略。
• 将前面步骤读入的这些数字转换为整数（即，“123” -> 123，“0032” -> 32）。如果没有读入数字，则整数为0。必要时更改符号（从步骤2开始）。
• 如果整数超过32位有符号整数范围[-2^31, 2^31 - 1]，则需要阶段这个整数，使其保持在这个范围内。具体来说，小于 -2^31 的整数应该被固定为-2^31，大于 2^31 - 1 的整数应该固定为 2^31 - 1。
• 返回整数作为最终结果

注意：

本题中的空白字符只包括空格字符' '

除前导空格或数字后的其余字符串外，请勿忽略任何字符

2、分析与解答

我们可以从题目给的五个示例中提取出几个要点：

• 根据示例1，需要去掉前导空格
• 根据示例2，需要判断第一个字符为 + 和 - 的情况，因此，可以设计一个变量sign，初始化的时候为1，如果遇到 - ，将sign设为-1。
• 判断是否是数字，可以使用字符的ASCII码数值进行比较，即’0’ <= c <= ‘9’，如果0在最前面，则应该将其去掉。
• 根据示例3和示例4，在遇到第一个不算数字的字符的情况下，转换停止，退出循环。
• 根据示例5，如果转换以后的数字超过了int类型的范围，需要截取。这里不能将结果res变量设计为long类型，注意：由于输入的字符串转换以后也有可能超过long类型，因此需要在循环内部就判断是否越界，只要越界就退出循环，这样也可以减少不必要的计算。
• 由于涉及下标访问，因此全程需要考虑数组下标是否越界的情况。

根据这些，我们可以给出如下java代码：

public static int myAtoi(String str) {
    int len = str.length();
    char[] charArray = str.toCharArray();
    
    //去除前导空格
    int index = 0;
    while (index < len && charArray[index] == ' ') {
        index++;
    }
    
    //如果已经遍历完成(针对极端用例"          ")
    if (index == len) {
        return 0;
    }
    
    //如果出现符号字符，仅第一个有效，并记录正负
    int sign = 1;
    char firstChar = charArray[index];
    if (firstChar == '+') {
        index++;
    } else if (firstChar == '-') {
        index++;
        sign = -1;
    }
    
    //将后续出现的数字字符进行转换
    //不能使用long类型，这是题目说的
    int res = 0;
    while (index < len) {
        char currChar = charArray[index];
        // 先判断不合法的情况
        if (currChar > '9' || currChar < '0') {
            break;
        }
        
        //题目中说只能存储32位大小的有符号整数，下面两个if分别处理整数和负数的情况。
        //提前判断乘以10以后是否越界，但res*10可能会越界，所以这里使用Integer.MAX_VALUE/10,这样一定不会越界。
        //这是解决溢出问题的经典处理方式。
        if (res > Integer.MAX_VALUE / 10 || (res == Integer.MAX_VALUE / 10 && (currChar - '0') > Integer.MAX_VALUE % 10)) {
            return Integer.MAX_VALUE;
        }
        if (res < Integer.MIN_VALUE / 10 || (res == Integer.MIN_VALUE / 10 && (currChar - '0') > -(Integer.MIN_VALUE % 10))) {
            return Integer.MIN_VALUE;
        }
        
        //合法的情况下，才考虑转换，每一步都把符号位乘进去
        //如果不带着符号位乘，当数是负数的时候，每一次识别到的currChar是正数，这样转换的时候不会得到正确值
        res = res * 10 + sign * (currChar - '0');
        index++;
    }
    return res;
}
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