3种方法：字符串转换整数 (atoi)

题目

NO. 8

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：

1. 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。
2. 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。
3. 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 [−231, 231 − 1]。如果数值超过这个范围，请返回 INT_MAX (231 − 1) 或 INT_MIN (−231) 。

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 (−231) 。

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解法一（反向排除法Python）

思路：首先对字符串进行处理，先排除各种意外情况，则剩下的部分即为有效数字。

1. 处理字符开头的空格、’0‘、正负号
2. 读取有效数值组成的字符集合
3. 使用字符串比较来判断是否越界，返回有效字符

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(n)

#author： [email protected]
class Solution:
    def myAtoi(self, str1: str) -> int:
        str1 = str1.lstrip()
        if len(str1) == 0:
            return 0
        idx,flag = 0, True
        if str1[0] == '-': #提取符号
            flag = False
            str1 = str1[1:]
        elif str1[0] == '+':
            str1 = str1[1:]
        while len(str1) > 0 and str1[0] == '0': #去掉0开头
            str1 = str1[1:]
        while idx < len(str1):#提取有效数字
            if not('0' <= str1[idx] <= '9'):
                break
            idx += 1
        numStr = str1[0:idx]
        numMaxStr, numMinStr = str(2**31 - 1), str(2**31)
        if idx == 0: #长度为0
            return 0
        elif (idx > 10 or idx == 10 and numStr > numMaxStr) and flag: #大于最大值
            return int(numMaxStr)
        elif (idx > 10 or idx == 10 and numStr > numMinStr) and not flag: #小于最小值
            return -int(numMinStr)
        else:#一般情况
            return int(numStr) * (1 if flag else -1)

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解法二（正向检查C#）

思路：直接对每个字符进行判断和审查，将读取到的数值使用Long型变量存储和查看是否对Int溢出。

1. 使用flag标记是否进入数值模式，一旦进入数值模式，任何其它字符出现都将退出
2. 使用num保存当前已经记录的数值
3. 任何出现的其它字符都属于结束后续检查

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

//author： [email protected]
public class Solution {
    public int MyAtoi(string str) {
        bool nagetive = false , flag = false;
        long num = 0;
        long minN = 0-(long)Math.Pow(2,31),maxN = (long)Math.Pow(2,31) - 1;
        for(int i=0;i= '0')
            {//数值
                flag = true; //标记是否已经进入计数模式
                num = num * 10 + (str[i] - '0') * (nagetive?-1:1);                
                if(num>maxN || num < minN)
                {
                    if(num < minN)
                        num = minN;
                    else
                        num = maxN;
                    break;
                }
            }
            else if(str[i] == ' ')
            {//空格
                if(flag == true)
                    break;
                continue;
            }
            else
            {//其它字符
                break;
            }
        }
        return (int)(num);          
    }
}

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解法三（有限状态机 C语言）

思路：使用状态机的思路来，搞清楚不同状态之间的切换关系即可，本题根据空格、符号、数值和其它字符4种类型，可以定义开始、符号、数值和结束4个状态，状态跳转如下表（横坐标为当前状态，纵坐标为当前字符，跳转表指当前状态遇到当前字符的下一个状态）：

当前状态	空格	正负号	数值	其它字符
开始	开始	符号	数值	结束
符号	结束	结束	数值	结束
数值	结束	结束	数值	结束
结束	结束	结束	结束	结束

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1. 定义状态跳转矩阵和跳转函数
2. 循环读取当前字符，直到状态进入结束
3. 当前结果转换为字符串

• 时间复杂度：O(n)
• 空间复杂度：O(1)

//author： [email protected]
int getStatus(int lastStatus,char currentChar){//状态跳转
    int currentStatus = 0;
    const int status[4][4] = {//状态跳转矩阵
        {1,2,3,4},
        {4,4,3,4},
        {4,4,3,4},
        {4,4,4,4}
    };
    if(currentChar == ' '){
        currentStatus = 1;
    }
    else if(currentChar == '+' || currentChar == '-'){
        currentStatus = 2;
    }
    else if(currentChar >= '0' && currentChar <= '9'){
        currentStatus = 3;
    }
    else{
        currentStatus = 4;
    }
    return status[lastStatus-1][currentStatus-1];
}

int myAtoi(char * str){
    int status = 1, sign = 1; //状态默认是1（开始状态）
    char numChar = *str++;
    long val = 0;
    int intMax = 0x7FFFFFFF, intMin = -0x80000000;
    while(status < 4 && numChar != '\0'){
        status = getStatus(status,numChar);
        if(status == 2){//符号
            sign = (numChar == '-' ? -1:1);
        }
        else if(status == 3){//数值
            val = val * 10 + sign * (numChar - '0');
            if(sign == 1){//检查向上越界
                val = val > intMax?intMax:val;
            }
            else{//检查向下越界
                val = val < intMin?intMin:val;
            }
        }
        numChar = *str++;
    }
    return (int)val;
}

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