【LeetCode】8、字符串转换整数(atoi)

8、字符串转换整数(atoi)

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：

1. 读入字符串并丢弃无用的前导空格
2. 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。
3. 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。
4. 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）。
5. 如果整数数超过 32 位有符号整数范围 [−2^31, 2 ^31 − 1] ，需要截断这个整数，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 的整数应该被固定为 2 ^31 − 1 。
6. 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 任何其他字符。

示例1：

输入：s = "42"
输出：42
解释：加粗的字符串为已经读入的字符，插入符号是当前读取的字符。
第 1 步："42"（当前没有读入字符，因为没有前导空格）
         ^
第 2 步："42"（当前没有读入字符，因为这里不存在 '-' 或者 '+'）
         ^
第 3 步："42"（读入 "42"）
           ^
解析得到整数 42 。
由于 "42" 在范围 [-2^31, 2^31 - 1] 内，最终结果为 42 。

示例 2：

输入：s = " -42"
输出：-42
解释：
第 1 步：" -42"（读入前导空格，但忽视掉）
            ^
第 2 步：" -42"（读入 '-' 字符，所以结果应该是负数）
             ^
第 3 步：" -42"（读入 "42"）
               ^
解析得到整数 -42 。
由于 "-42" 在范围 [-2^31, 2^31 - 1] 内，最终结果为 -42 。

示例 3：

输入：s = "4193 with words"
输出：4193
解释：
第 1 步："4193 with words"（当前没有读入字符，因为没有前导空格）
         ^
第 2 步："4193 with words"（当前没有读入字符，因为这里不存在 '-' 或者 '+'）
         ^
第 3 步："4193 with words"（读入 "4193"；由于下一个字符不是一个数字，所以读入停止）
             ^
解析得到整数 4193 。
由于 "4193" 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 4193 。

提示：

0 <= s.length <= 200
s 由英文字母（大写和小写）、数字（0-9）、' '、'+'、'-' 和 '.' 组成

解题思路：

对于本题，看了看网上和官解，都是说在使用状态机自动化，标记状态等等说法。

我觉得没多大必要，首先这个问题其实是没有考察算法知识的，它主要是模拟的日常开发中对于原始数据的处理（例如「参数校验」等场景）。

其实很多时候，业务需求就是类似这样的问题，工作中如果遇到：

• 1、有现成的工具和类库需尽量使用，因为它们是性能更优，且经过更严格测试，是相对可靠的；
• 2、能抽取成工具类、工具方法的尽量抽取，以突出主干逻辑、方便以后代码复用；
• 3、不得不写得比较繁琐、冗长的时候，需要写清楚注释、体现逻辑层次，以便上线以后排查问题和后续维护。

根据题目得出几个要点：

1. 根据示例 1，需要去掉前导空格；
2. 根据示例 2，需要判断第 1 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 修正为 -1；
3. 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’；
4. 根据示例 3 和示例 4 ，在遇到第 1 个不是数字的字符的情况下，转换停止，退出循环；
5. 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；
6. 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。

参考代码：

public class Solution {
    

    public int myAtoi(String str) {
    
        int len = str.length();
        // str.charAt(i) 方法回去检查下标的合法性，一般先转换成字符数组
        char[] charArray = str.toCharArray();

        // 1、去除前导空格
        int index = 0;
        while (index < len && charArray[index] == ' ') {
    
            index++;
        }

        // 2、如果已经遍历完成（针对极端用例 " "）
        if (index == len) {
    
            return 0;
        }

        // 3、如果出现符号字符，仅第 1 个有效，并记录正负
        int sign = 1;
        char firstChar = charArray[index];
        if (firstChar == '+') {
    
            index++;
        } else if (firstChar == '-') {
    
            index++;
            sign = -1;
        }

        // 4、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];
            // 4.1 先判断不合法的情况
            if (currChar > '9' || currChar < '0') {
    
                break;
            }

            // 题目中说：环境只能存储 32 位大小的有符号整数，因此，需要提前判：断乘以 10 以后是否越界
            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;
            }

            // 4.2 合法的情况下，才考虑转换，每一步都把符号位乘进去
            res = res * 10 + sign * (currChar - '0');
            index++;
        }
        return res;
    }

    public static void main(String[] args) {
    
        Solution solution = new Solution();
        String str = "2147483646";
        int res = solution.myAtoi(str);
        System.out.println(res);

        System.out.println(Integer.MAX_VALUE);
        System.out.println(Integer.MIN_VALUE);
    }
}