8-字符串转换整数 (atoi)(String to Integer (atoi))
发表于：2021-12-03 | 分类： 中等
字数统计: 1.5k | 阅读时长: 7分钟 | 阅读量：

原文链接: https://leetcode-cn.com/problems/string-to-integer-atoi

英文原文

Implement the myAtoi(string s) function, which converts a string to a 32-bit signed integer (similar to C/C++'s atoi function).

The algorithm for myAtoi(string s) is as follows:

  1. Read in and ignore any leading whitespace.
  2. Check if the next character (if not already at the end of the string) is '-' or '+'. Read this character in if it is either. This determines if the final result is negative or positive respectively. Assume the result is positive if neither is present.
  3. Read in next the characters until the next non-digit character or the end of the input is reached. The rest of the string is ignored.
  4. Convert these digits into an integer (i.e. "123" -> 123, "0032" -> 32). If no digits were read, then the integer is 0. Change the sign as necessary (from step 2).
  5. If the integer is out of the 32-bit signed integer range [-231, 231 - 1], then clamp the integer so that it remains in the range. Specifically, integers less than -231 should be clamped to -231, and integers greater than 231 - 1 should be clamped to 231 - 1.
  6. Return the integer as the final result.

Note:

  • Only the space character ' ' is considered a whitespace character.
  • Do not ignore any characters other than the leading whitespace or the rest of the string after the digits.

 

Example 1:

Input: s = "42"
Output: 42
Explanation: The underlined characters are what is read in, the caret is the current reader position.
Step 1: "42" (no characters read because there is no leading whitespace)
         ^
Step 2: "42" (no characters read because there is neither a '-' nor '+')
         ^
Step 3: "42" ("42" is read in)
           ^
The parsed integer is 42.
Since 42 is in the range [-231, 231 - 1], the final result is 42.

Example 2:

Input: s = "   -42"
Output: -42
Explanation:
Step 1: "   -42" (leading whitespace is read and ignored)
            ^
Step 2: "   -42" ('-' is read, so the result should be negative)
             ^
Step 3: "   -42" ("42" is read in)
               ^
The parsed integer is -42.
Since -42 is in the range [-231, 231 - 1], the final result is -42.

Example 3:

Input: s = "4193 with words"
Output: 4193
Explanation:
Step 1: "4193 with words" (no characters read because there is no leading whitespace)
         ^
Step 2: "4193 with words" (no characters read because there is neither a '-' nor '+')
         ^
Step 3: "4193 with words" ("4193" is read in; reading stops because the next character is a non-digit)
             ^
The parsed integer is 4193.
Since 4193 is in the range [-231, 231 - 1], the final result is 4193.

Example 4:

Input: s = "words and 987"
Output: 0
Explanation:
Step 1: "words and 987" (no characters read because there is no leading whitespace)
         ^
Step 2: "words and 987" (no characters read because there is neither a '-' nor '+')
         ^
Step 3: "words and 987" (reading stops immediately because there is a non-digit 'w')
         ^
The parsed integer is 0 because no digits were read.
Since 0 is in the range [-231, 231 - 1], the final result is 0.

Example 5:

Input: s = "-91283472332"
Output: -2147483648
Explanation:
Step 1: "-91283472332" (no characters read because there is no leading whitespace)
         ^
Step 2: "-91283472332" ('-' is read, so the result should be negative)
          ^
Step 3: "-91283472332" ("91283472332" is read in)
                     ^
The parsed integer is -91283472332.
Since -91283472332 is less than the lower bound of the range [-231, 231 - 1], the final result is clamped to -231 = -2147483648.

 

Constraints:

  • 0 <= s.length <= 200
  • s consists of English letters (lower-case and upper-case), digits (0-9), ' ', '+', '-', and '.'.

中文题目

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）。
  • 如果整数数超过 32 位有符号整数范围 [−231,  231 − 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 −231 的整数应该被固定为 −231 ，大于 231 − 1 的整数应该被固定为 231 − 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 [-231, 231 - 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 [-231, 231 - 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 。

示例 4：

输入：s = "words and 987"
输出：0
解释：
第 1 步："words and 987"（当前没有读入字符，因为没有前导空格）
         ^
第 2 步："words and 987"（当前没有读入字符，因为这里不存在 '-' 或者 '+'）
         ^
第 3 步："words and 987"（由于当前字符 'w' 不是一个数字，所以读入停止）
         ^
解析得到整数 0 ，因为没有读入任何数字。
由于 0 在范围 [-231, 231 - 1] 内，最终结果为 0 。

示例 5：

输入：s = "-91283472332"
输出：-2147483648
解释：
第 1 步："-91283472332"（当前没有读入字符，因为没有前导空格）
         ^
第 2 步："-91283472332"（读入 '-' 字符，所以结果应该是负数）
          ^
第 3 步："-91283472332"（读入 "91283472332"）
                     ^
解析得到整数 -91283472332 。
由于 -91283472332 小于范围 [-231, 231 - 1] 的下界，最终结果被截断为 -231 = -2147483648 。

 

提示：

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

通过代码

高赞题解

视频题解

简述

根据问题的描述我们来判断并且描述对应的解题方法。对于这道题目，很明显是字符串的转化问题。需要明确转化规则，尽量根据转化规则编写对应的子函数。

这里我们要进行模式识别，一旦涉及整数的运算，我们需要注意溢出。本题可能产生溢出的步骤在于推入、乘以 $10$ 操作和累加操作都可能造成溢出。对于溢出的处理方式通常可以转换为 INT_MAX 的逆操作。比如判断某数乘以 $10$ 是否会溢出，那么就把该数和 INT_MAX 除以 $10$ 进行比较。

.... 字符串转换整数 (atoi).mp4

文字题解

方法一：自动机

思路

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。

算法

本题可以建立如下图所示的自动机：

fig1

我们也可以用下面的表格来表示这个自动机：

‘ ‘ +/- number other
start start signed in_number end
signed end end in_number end
in_number end end in_number end
end end end end end

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。

[sol1-Python3]
INT_MAX = 2 ** 31 - 1
INT_MIN = -2 ** 31

class Automaton:
    def __init__(self):
        self.state = 'start'
        self.sign = 1
        self.ans = 0
        self.table = {
            'start': ['start', 'signed', 'in_number', 'end'],
            'signed': ['end', 'end', 'in_number', 'end'],
            'in_number': ['end', 'end', 'in_number', 'end'],
            'end': ['end', 'end', 'end', 'end'],
        }
        
    def get_col(self, c):
        if c.isspace():
            return 0
        if c == '+' or c == '-':
            return 1
        if c.isdigit():
            return 2
        return 3

    def get(self, c):
        self.state = self.table[self.state][self.get_col(c)]
        if self.state == 'in_number':
            self.ans = self.ans * 10 + int(c)
            self.ans = min(self.ans, INT_MAX) if self.sign == 1 else min(self.ans, -INT_MIN)
        elif self.state == 'signed':
            self.sign = 1 if c == '+' else -1

class Solution:
    def myAtoi(self, str: str) -> int:
        automaton = Automaton()
        for c in str:
            automaton.get(c)
        return automaton.sign * automaton.ans
[sol1-C++]
class Automaton {
    string state = "start";
    unordered_map<string, vector<string>> table = {
        {"start", {"start", "signed", "in_number", "end"}},
        {"signed", {"end", "end", "in_number", "end"}},
        {"in_number", {"end", "end", "in_number", "end"}},
        {"end", {"end", "end", "end", "end"}}
    };

    int get_col(char c) {
        if (isspace(c)) return 0;
        if (c == '+' or c == '-') return 1;
        if (isdigit(c)) return 2;
        return 3;
    }
public:
    int sign = 1;
    long long ans = 0;

    void get(char c) {
        state = table[state][get_col(c)];
        if (state == "in_number") {
            ans = ans * 10 + c - '0';
            ans = sign == 1 ? min(ans, (long long)INT_MAX) : min(ans, -(long long)INT_MIN);
        }
        else if (state == "signed")
            sign = c == '+' ? 1 : -1;
    }
};

class Solution {
public:
    int myAtoi(string str) {
        Automaton automaton;
        for (char c : str)
            automaton.get(c);
        return automaton.sign * automaton.ans;
    }
};
[sol1-Java]
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 {
    public int sign = 1;
    public long ans = 0;
    private String state = "start";
    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"});
    }};

    public void get(char c) {
        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;
        }
    }

    private int get_col(char c) {
        if (c == ' ') {
            return 0;
        }
        if (c == '+' || c == '-') {
            return 1;
        }
        if (Character.isDigit(c)) {
            return 2;
        }
        return 3;
    }
}

复杂度分析

  • 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 为字符串的长度。我们只需要依次处理所有的字符，处理每个字符需要的时间为 $O(1)$。

  • 空间复杂度：$O(1)$。自动机的状态只需要常数空间存储。

统计信息

通过次数 提交次数 AC比率
373244 1717938 21.7%

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