【Leetcode】8. 字符串转换整数 (atoi)

一、题目

1、题目描述

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 [-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：第一个非空字符是 'w'，不是个数字也不是+/-符号，所以没有有效的输出。

示例5：

输入：s = "-91283472332"
输出：-2147483648
解释：-91283472332超出32位有符号整数的范围，所以返回最小值

提示：

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

2、基础框架

class Solution {
public:
    int myAtoi(string s) {

    }
};

3、原题链接

8. 字符串转换整数 (atoi)

二、解题报告

1、思路分析

技巧：将正数转换成负数进行处理。

注意：不能用 long 类型来保存答案，这样做是回避了 int 型数据溢出的问题，违背了本题的考察点。

2、时间复杂度

$O(N)$，$N$ 为字符串的长度

3、代码详解

class Solution {
public:
    int myAtoi(string s) {
        if (s.size() == 0) {
            return 0;
        }

        //去掉前面的空格' '
        int start = 0;
        for (int i = 0; i < s.size(); i++) {
            if (s[i] != ' ') {
                start = i;
                break;
            }
        }
        //start为第一个非空格字符位置

        //判断start位置的字符是否为符号字符（+、-）
        bool sign = s.find("-") == start || s.find("+") == start;

        //从右往左确定第一个非数字字符的位置end
        int end = s.size();
        for (int i = s.size() - 1; i >= (sign ? start + 1 : start); i--) {
            if (s[i] < '0' || s[i] > '9') {
                end = i;
            }
        }

        //截取[start, end) 区域的字符串
        string str = s.substr(start, end - start);

        if (str.size() == 0) {
            return 0;
        }

        if (!isValid(str)) {
            return 0;
        }
		
		//记录正负性
        bool posi = str[0] == '-' ? false : true;
        int minq = INT_MIN / 10;
        int minr = INT_MIN % 10;
        int res = 0;
        int cur = 0;
        for (int i = (str[0] == '-' || str[0] == '+') ? 1 : 0; i < str.size(); i++) {
            cur = '0' - str[i]; //所有数转换为负数，因为负数的绝对值域比正数的绝对值域大1
            if ((res < minq) || (res == minq && cur < minr)) { //检测数据是否溢出
                return posi ? INT_MAX : INT_MIN;
            }
            res = res * 10 + cur;
        }
        //res为负数

        if (posi && res == INT_MIN) {
            return INT_MAX;
        }

        return posi ? -res : res;
    }

    bool isValid(string &s) {
        //非符号或数字字符开头
        if (s[0] != '-' && s[0] != '+' && (s[0] < '0' || s[0] > '9'))
            return false;
        
        //只有一个符号字符
        if ((s[0] == '-' || s[0] == '+') && s.size() == 1)
            return false;
        
        //以符号字符或数字字符开头，但是中间有非法字符
        for (int i = 1; i < s.size(); i++) {
            if (s[i] < '0' || s[i] > '9') {
                return false;
            }
        }

        return true;
    }
};