前言
首先，正式庆祝这是我在知乎专栏写作的第 20 篇题解（这里的下标从 1 开始）。当然，我本地库存的题解，还要比发布出来的多一倍。
关键字：字符串，状态机
归航return：(Trivial) LeetCode 6—Z 字形变换zhuanlan.zhihu.com
归航return：(Trivial) LeetCode 46—全排列zhuanlan.zhihu.com
Problem
请你来实现一个 atoi 函数，使其能将字符串转换成整数。
首先，该函数会根据需要丢弃无用的开头空格字符，直到寻找到第一个非空格的字符为止。接下来的转化规则如下：
- 如果第一个非空字符为正或者负号时，则将该符号与之后面尽可能多的连续数字字符组合起来，形成一个有符号整数。
- 假如第一个非空字符是数字，则直接将其与之后连续的数字字符组合起来，形成一个整数。
- 该字符串在有效的整数部分之后也可能会存在多余的字符，那么这些字符可以被忽略，它们对函数不应该造成影响。
注意：假如该字符串中的第一个非空格字符不是一个有效整数字符、字符串为空或字符串仅包含空白字符时，则你的函数不需要进行转换，即无法进行有效转换。
在任何情况下，若函数不能进行有效的转换时，请返回 0 。
提示：
- 本题中的空白字符只包括空格字符 ' ' 。
- 假设我们的环境只能存储 32 位大小的有符号整数，那么其数值范围为 [−2^31, 2^31 − 1]。如果数值超过这个范围，请返回 INT_MAX (2^31 − 1) 或 INT_MIN (−2^31) 。
示例 1:
输入: "42"
输出: 42
示例 2:
输入: " -42"
输出: -42
解释: 第一个非空白字符为 '-', 它是一个负号。
我们尽可能将负号与后面所有连续出现的数字组合起来，最后得到 -42 。
示例 3:
输入: "4193 with words"
输出: 4193
解释: 转换截止于数字 '3' ，因为它的下一个字符不为数字。
示例 4:
输入: "words and 987"
输出: 0
解释: 第一个非空字符是 'w', 但它不是数字或正、负号。
因此无法执行有效的转换。
示例 5:
输入: "-91283472332"
输出: -2147483648
解释: 数字 "-91283472332" 超过 32 位有符号整数范围。
因此返回 INT_MIN (−2^31) 。
8. 字符串转换整数 (atoi) - 力扣（LeetCode）leetcode-cn.com
Solution
这道题目也没有很 tricky 的东西，完全就是需要自己足够
细心来处理问题。关于这个问题，我的思路是这样的：
（1）维护一个最终结果是负数还是非负数的 int 变量，和一个存储所有数字的 queue，容器的 instantiation 是 char 类型；
（2）逐个扫描字符串中的元素，直到字符串被扫描完毕，或者遇到了第一个一定不合法的字符（不是数字，空格，或者正负号）；
（3）如果扫描过程中第一次遇到了数字，空格，或者正负号，那么意味着之后的合法字符必须全部是数字，因此将 queue 中插入一个 0，或者是这个数字本身，用来表明这个更高的合法性要求（使用 queue 非空作为是否需要使用这个合法性要求的条件），而且如果是负号，应该将上述的非负数变量 flag 记作 -1，之后将所有的数字加入队列中来；
if (numQueue.empty())
（4）得到所有数字之后，维护一个 string 类型，将 queue 中的数字字符变成数字字符串，这里需要将开头的 0 去掉，因此维护一个 bool 变量来标记是否遇到过非零的数；
（5）第（4）步中得到的 string 就是以字符串形式存储的要求的整数的绝对值，根据非负数和负数的情况分别判定是否可能溢出，如果溢出就返回极端值，否则就将这个 string 从左到右地转化为整数即可，这里还需要一个模拟人类比较两个非负整数大小的辅助函数：
bool isFormerNumericallyBiggerThanLatter(const string &s1,const string &s2);
综上所述，代码如下：
class Solution {
public:
int myAtoi(string str) {
if (str.size() == 0)
return 0;
int res = 0;
int isPositive = 1;
queue<char>numQueue;
for (int i = 0; i < str.size(); ++i){
if (!mayBePossible(str[i])){
break;
}
else{
if (numQueue.empty()){
if (str[i] == ' '){
continue;
}
else if (str[i] == '-'){
isPositive = -1;
numQueue.push('0');
}
else if (str[i] == '+'){
numQueue.push('0');
}
else if (isdigit(str[i])){
numQueue.push(str[i]);
}
}
else{
if (!isdigit(str[i])){
break;
}
else
numQueue.push(str[i]);
}
}
}
bool isFirstNonZeroEmerged = 0;
string resInString;
while (!numQueue.empty()){
if (isFirstNonZeroEmerged){
resInString += numQueue.front();
numQueue.pop();
}
else{
if (numQueue.front() != '0'){
isFirstNonZeroEmerged = 1;
resInString += numQueue.front();
}
numQueue.pop();
}
}
if (isPositive == 1 && isFormerNumericallyBiggerThanLatter(resInString, "2147483647"))
return INT_MAX;
if (isPositive==-1 && isFormerNumericallyBiggerThanLatter(resInString, "2147483648"))
return INT_MIN;
for (const char &ch:resInString){
res = 10*res + isPositive*(ch-'0');
}
return res;
}
private:
bool mayBePossible(const char &ch){
return (isdigit(ch) || ch == ' ' || ch == '-' || ch=='+');
}
bool isFormerNumericallyBiggerThanLatter(const string &s1, const string &s2){
if (s1.size() != s2.size()){
return s1.size() > s2.size();
}
for (int i = 0; i < s1.size(); ++i){
if (s1[i] != s2[i])
return s1[i] > s2[i];
}
return false;
}
};
这个解法的耗时是 4ms，打败了 82.47% 的 C++ 提交。
在官方题解中还给出了一种使用状态机的思想写出来的代码，虽然耗时比我这种各种 if else 要长（20ms，打败了 8% 的 C++ 提交），而且使用了 long long 类型，但是
可读性比我的明显要好，值得学习。
首先维护了一个 table 用来存储状态，分为四种：start 代表空格，signed 代表遇到了正负号，in_number 代表某个是数字，end 代表转化到了尾部状态了，容易观察到这几个状态的状态转移关系，结果在下方这个 unordered_map 中。
和有些长度固定的 unordered_map 问题一样，这道题目也可以使用二维 int 数组来代替 unordered_map 来优化时间，但我就不狗尾续貂了，关键是学习这种思想。
复制代码如下：
class Automaton {
string state = "start";
//int state = 0;
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"}}
};
/*
const int table[4][4] = {
{0,1,2,3},
{3,3,2,3},
{3,3,2,3},
{3,3,3,3}
}; //use a 2-dimensional array to represent the unordered map in the official solution*/
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;
}
};
这个思路的 Java 实现：
class Solution {
public int myAtoi(String str) {
int curState = 0;
int isPositive = 1;
long res = 0;
for (int i = 0; i < str.length(); ++i){
char ch = str.charAt(i);
curState = state[curState][getState(ch)];
if (curState == 1){
isPositive = (ch == '+') ? 1 : -1;
}
if (curState == 2){
res *= 10L;
res += ch-'0';
if (res >= -(long)(Integer.MIN_VALUE))
break;
/*If the absolute value of result
is more than -INT_MIN,
the result must be overflowed.*/
}
if (curState == 3){
break;
}
}
res *= isPositive;
if (res >= Integer.MAX_VALUE){
return Integer.MAX_VALUE;
}
else if (res <= Integer.MIN_VALUE){
return Integer.MIN_VALUE;
}
return res;
}
final private int [][] state = {
{0,1,2,3},
{3,3,2,3},
{3,3,2,3},
{3,3,3,3}
};
/* 0 for beginning, 1 for the sign(positive or negative),
2 for digits, 3 for terminating further input.*/
private int getState(char ch){
if (ch == ' '){
return 0;
}
else if (ch == '+' || ch == '-'){
return 1;
}
else if (isDigit(ch)){
return 2;
}
return 3;
}
}
和 C++ 语法不一样的几个点：
- C++ 中求 string 的长度可以用
str.size()
str.length()
str.length()
- C++ 中获得字符串某个位置的结果可以使用
str.operator[]()
str.at()
str.charAt()
- C++ 遍历一个
string
char ch : str
- C++ 的
int
INT_MAX
Integer.MAX_VALUE
isdigit(ch)
<cctype>
Character.isDigit(ch)
Character
- C++ 中允许
long
int
static_cast<int>(someLongVariable)
EOF。
![atoi函数_C语言字符串相关函数使用示例 strtok_r strstr strtok atoi[图]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)