标题:整数转罗马数字
出处:12. 整数转罗马数字
3 级
罗马数字包含以下七种字符: I \texttt{I} I、 V \texttt{V} V、 X \texttt{X} X、 L \texttt{L} L、 C \texttt{C} C、 D \texttt{D} D 和 M \texttt{M} M。
字符 | 数值 |
---|---|
I \texttt{I} I | 1 \texttt{1} 1 |
V \texttt{V} V | 5 \texttt{5} 5 |
X \texttt{X} X | 10 \texttt{10} 10 |
L \texttt{L} L | 50 \texttt{50} 50 |
C \texttt{C} C | 100 \texttt{100} 100 |
D \texttt{D} D | 500 \texttt{500} 500 |
M \texttt{M} M | 1000 \texttt{1000} 1000 |
例如,罗马数字 2 \texttt{2} 2 写做 II \texttt{II} II,即为两个 1 \texttt{1} 1 相加。 12 \texttt{12} 12 写做 XII \texttt{XII} XII,即为 X + II \texttt{X + II} X + II。 27 \texttt{27} 27 写做 XXVII \texttt{XXVII} XXVII,即为 XX + V + II \texttt{XX + V + II} XX + V + II。
通常情况下,罗马数字中小的数字在大的数字的右边。但也存在特例,例如 4 \texttt{4} 4 不写做 IIII \texttt{IIII} IIII,而是 IV \texttt{IV} IV,即数字 1 \texttt{1} 1 在数字 5 \texttt{5} 5 的左边,所表示的数等于 5 \texttt{5} 5 减 1 \texttt{1} 1 得到的数值 4 \texttt{4} 4。同样地,数字 9 \texttt{9} 9 表示为 IX \texttt{IX} IX。这个特殊的规则只适用于以下六种情况:
给你一个整数,将其转换成罗马数字。
示例 1:
输入: num = 3 \texttt{num = 3} num = 3
输出: "III" \texttt{"III"} "III"
示例 2:
输入: num = 4 \texttt{num = 4} num = 4
输出: "IV" \texttt{"IV"} "IV"
示例 3:
输入: num = 9 \texttt{num = 9} num = 9
输出: "IX" \texttt{"IX"} "IX"
示例 4:
输入: num = 58 \texttt{num = 58} num = 58
输出: "LVIII" \texttt{"LVIII"} "LVIII"
解释: L = 50 \texttt{L = 50} L = 50, V = 5 \texttt{V = 5} V = 5, III = 3 \texttt{III = 3} III = 3。
示例 5:
输入: num = 1994 \texttt{num = 1994} num = 1994
输出: "MCMXCIV" \texttt{"MCMXCIV"} "MCMXCIV"
解释: M = 1000 \texttt{M = 1000} M = 1000, CM = 900 \texttt{CM = 900} CM = 900, XC = 90 \texttt{XC = 90} XC = 90, IV = 4 \texttt{IV = 4} IV = 4。
为了将整数转换成罗马数字,需要从高到低遍历整数的每一位并转换成对应的罗马数字中的符号。
整数的每一位都是 0 0 0 到 9 9 9,只需要考虑大于 0 0 0 的数位。数位值 1 1 1 和 5 5 5 都可以用一个字符表示,数位值 2 2 2、 3 3 3、 6 6 6、 7 7 7 和 8 8 8 都可以用两个至四个字符的加法表示,数位值 4 4 4 和 9 9 9 都可以用两个字符的减法表示。
对于一个字符表示和多个字符的加法表示,由于每个字符的值不会大于当前数位的值,因此可以直接转换。对于减法表示,由于存在字符的值大于当前数位的值( 4 4 4 的表示为 5 − 1 5 - 1 5−1, 9 9 9 的表示为 10 − 1 10 - 1 10−1),因此不能直接转换,而是需要引入新的符号。
罗马数字包含 7 7 7 种字符,罗马数字中的减法规则定义了 6 6 6 种复合符号,因此共有 13 13 13 种符号。
符号 | 数值 |
---|---|
I \text{I} I | 1 1 1 |
IV \text{IV} IV | 4 4 4 |
V \text{V} V | 5 5 5 |
IX \text{IX} IX | 9 9 9 |
X \text{X} X | 10 10 10 |
XL \text{XL} XL | 40 40 40 |
L \text{L} L | 50 50 50 |
XC \text{XC} XC | 90 90 90 |
C \text{C} C | 100 100 100 |
CD \text{CD} CD | 400 400 400 |
D \text{D} D | 500 500 500 |
CM \text{CM} CM | 900 900 900 |
M \text{M} M | 1000 1000 1000 |
使用上述 13 13 13 种符号,整数中每个数位的每个值对应的罗马数字的表示是唯一的,因此每个整数对应的罗马数字的表示是唯一的。
转换方法是:从大到小依次遍历 13 13 13 种符号对应的数值,对于每个数值,如果当前的 num \textit{num} num 大于或等于该数值,则将当前符号拼接到罗马数字中,并将当前数值从 num \textit{num} num 中减去,直到 num \textit{num} num 小于当前数值,然后对下一个数值继续上述操作,直到 num \textit{num} num 变成 0 0 0。
上述转换方法的一种等价做法是:对于每个数值,计算当前的 num \textit{num} num 除以该数值的商(向零取整),即可得到当前符号在罗马数字中的出现次数,将当前符号按照出现次数拼接到罗马数字中,并将 num \textit{num} num 对当前的数值取模,即完成当前符号的拼接,然后对下一个数值继续上述操作,直到 num \textit{num} num 变成 0 0 0。
class Solution {
static final int[] VALUES = {1000, 900, 500, 400, 100, 90, 50, 40, 10, 9, 5, 4, 1};
static final String[] SYMBOLS = {"M", "CM", "D", "CD", "C", "XC", "L", "XL", "X", "IX", "V", "IV", "I"};
public String intToRoman(int num) {
StringBuffer sb = new StringBuffer();
int length = VALUES.length;
for (int i = 0; i < length; i++) {
int value = VALUES[i];
String symbol = SYMBOLS[i];
int count = num / value;
for (int j = 0; j < count; j++) {
sb.append(symbol);
}
num %= value;
}
return sb.toString();
}
}
时间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1)。由于符号的数量固定,因此转换的操作次数固定。
空间复杂度: O ( 1 ) O(1) O(1)。由于符号的数量固定,因此存储对应关系使用的空间固定。