leetcode12 整数转罗马数字

 题目描述:给定一个整数,将其转换为罗马数字。罗马数字由七个字符表示:I(1)、V(5)、X(10)、L(50)、C(100)、D(500)和M(1000)。通常情况下,小的数字位于大的数字的右边。但有特殊情况,如4表示为IV(5-1),9表示为IX(10-1),40表示为XL(50-10),90表示为XC(100-10),400表示为CD(500-100),900表示为CM(1000-100)。编写一个程序,将给定的整数转换为相应的罗马数字表示。

示例:

 输入: num = 1994

输出: "MCMXCIV"

解释: M = 1000, CM = 900, XC = 90, IV = 4. 

leetcode12 整数转罗马数字_第1张图片

方法1 模拟(来源于力扣官解)

思路:给定一个数字number,找到不超过该数字的罗马符号对应的值(这个值应为最大的那个),比如1100这个数字,为1000;888则为500;然后循环往复,按这个套路一直减,然后得到的对应罗马符号挨个拼起来,直到无法再减,也就是他喵的这个数字最后为0,停止运行,下面以特定的数字进行演示,如下图所示:

leetcode12 整数转罗马数字_第2张图片

c++完整代码: 

#include
#include

using namespace std;

//创建一个名为valueSymbols的pair,并进行初始化
const pair valueSymbols[] = {
        {1000, "M"},
        {900,"CM"},
        {500,"D"},
        {400,"CD"},
        {100,"C"},
        {90,"XC"},
        {50,"L"},
        {40,"XL"},
        {10,"X"},
        {9,"IX"},
        {5,"V"},
        {4,"IV"},
        {1,"I"},
};

class Solution{
public:
    string intToRoman(int num){
        string roman;
        for(const auto &[value,symbol]:valueSymbols){
            while(num > value){
                num -= value; //当前数减去特定的罗马字符对应的数字
                roman += symbol; //罗马字符进行累加
            }
            if(num == 0){ //当前数字为0时
                break;
            }
        }
        return roman;//返回罗马字符
    }
};
int main(){
    int number = 3333;
    Solution solution;
    std::string roman = solution.intToRoman(number);
    std::cout << number << "into roman digital: " << roman <
//创建一个名为valueSymbols的pair,并进行初始化
const pair valueSymbols[] = {
        {1000, "M"},
        {900,"CM"},
        {500,"D"},
        {400,"CD"},
        {100,"C"},
        {90,"XC"},
        {50,"L"},
        {40,"XL"},
        {10,"X"},
        {9,"IX"},
        {5,"V"},
        {4,"IV"},
        {1,"I"},
};

class Solution{
public:
    string intToRoman(int num){
        string roman;
        for(const auto &[value,symbol]:valueSymbols){
            while(num > value){
                num -= value; //当前数减去特定的罗马字符对应的数字
                roman += symbol; //罗马字符进行累加
            }
            if(num == 0){ //当前数字为0时
                break;
            }
        }
        return roman;//返回罗马字符
    }
};

java完整代码: 

public class IntToRoman {
    // 定义罗马数字的值和对应的符号
    int[] values = {1000, 900, 500, 400, 100, 90, 50, 40, 10, 9, 5, 4, 1};
    String[] symbols = {"M", "CM", "D", "CD", "C", "XC", "L", "XL", "X", "IX", "V", "IV", "I"};

    // 将整数转换为罗马数字的方法
    public String intToRoman(int num) {
        //StringBuffer 是 Java 中的一个类,用于处理可变的字符序列。
        //与 String 类不同,StringBuffer 的长度和内容可以被修改,而不需要创建新的对象。
        //这使得 StringBuffer 在需要频繁修改字符串的情况下更为高效,因为它避免了创建大量临时对象
        //常用方法:
        //append(String str): 将指定的字符串追加到当前字符串的末尾
        //insert(int offset, String str): 在指定位置插入指定的字符串
        //delete(int start, int end): 删除指定范围内的字符
        //replace(int start, int end, String str): 用新字符串替换指定范围内的字符
        //reverse(): 反转字符串的内容
        //toString(): 将 StringBuffer 对象转换为字符串
        StringBuffer roman = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < values.length; ++i) {
            int value = values[i];
            String symbol = symbols[i];
            // 循环将当前值的符号加入结果,直到整数小于当前值
            while (num >= value) {
                num -= value;
                roman.append(symbol);//将指定的字符串追加到当前字符串的末尾
            }
            // 如果整数为0,结束循环
            if (num == 0) {
                break;
            }
        }
        return roman.toString(); //将 StringBuffer 对象转换为字符串
    }

    // 主函数,用于测试整数转换为罗马数字
    public static void main(String[] args) {
        IntToRoman converter = new IntToRoman(); // 创建 IntToRoman 类的实例
        int number = 3333;
        String roman = converter.intToRoman(number);
        System.out.println(number + " 转换成罗马数字为: " + roman);
    }
}

public class IntToRoman {
    // 定义罗马数字的值和对应的符号
    int[] values = {1000, 900, 500, 400, 100, 90, 50, 40, 10, 9, 5, 4, 1};
    String[] symbols = {"M", "CM", "D", "CD", "C", "XC", "L", "XL", "X", "IX", "V", "IV", "I"};

    // 将整数转换为罗马数字的方法
    public String intToRoman(int num) {
        //StringBuffer 是 Java 中的一个类,用于处理可变的字符序列。
        //与 String 类不同,StringBuffer 的长度和内容可以被修改,而不需要创建新的对象。
        //这使得 StringBuffer 在需要频繁修改字符串的情况下更为高效,因为它避免了创建大量临时对象
        //常用方法:
        //append(String str): 将指定的字符串追加到当前字符串的末尾
        //insert(int offset, String str): 在指定位置插入指定的字符串
        //delete(int start, int end): 删除指定范围内的字符
        //replace(int start, int end, String str): 用新字符串替换指定范围内的字符
        //reverse(): 反转字符串的内容
        //toString(): 将 StringBuffer 对象转换为字符串
        StringBuffer roman = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < values.length; ++i) {
            int value = values[i];
            String symbol = symbols[i];
            // 循环将当前值的符号加入结果,直到整数小于当前值
            while (num >= value) {
                num -= value;
                roman.append(symbol);//将指定的字符串追加到当前字符串的末尾
            }
            // 如果整数为0,结束循环
            if (num == 0) {
                break;
            }
        }
        return roman.toString(); //将 StringBuffer 对象转换为字符串
    }

}

 Python完整代码:

class Solution:
    # 创建一个名为value_symbols的列表,并进行初始化
    value_symbols = [
        (1000, "M"),
        (900, "CM"),
        (500, "D"),
        (400, "CD"),
        (100, "C"),
        (90, "XC"),
        (50, "L"),
        (40, "XL"),
        (10, "X"),
        (9, "IX"),
        (5, "V"),
        (4, "IV"),
        (1, "I"),
    ]
    def intToRoman(self, num):
        roman = list()
        for value, symbol in Solution.value_symbols:
            while num >= value:
                num -= value  # 当前数减去特定的罗马字符对应的数字
                roman.append(symbol)  # 在列表后添加罗马字符
                if num == 0:  # 当前数字为0时
                    break
        return "".join(roman)  # 返回罗马字符

number = 3333  # 设置当前数字
solution = Solution()  # 实例化
result = solution.intToRoman(number)
print("整数转罗马数字为:", result)
class Solution:
    # 创建一个名为value_symbols的列表,并进行初始化
    value_symbols = [
        (1000, "M"),
        (900, "CM"),
        (500, "D"),
        (400, "CD"),
        (100, "C"),
        (90, "XC"),
        (50, "L"),
        (40, "XL"),
        (10, "X"),
        (9, "IX"),
        (5, "V"),
        (4, "IV"),
        (1, "I"),
    ]
    def intToRoman(self, num):
        roman = list()
        for value, symbol in Solution.value_symbols:
            while num >= value:
                num -= value  # 当前数减去特定的罗马字符对应的数字
                roman.append(symbol)  # 在列表后添加罗马字符
                if num == 0:  # 当前数字为0时
                    break
        return "".join(roman)  # 返回罗马字符

方法2 硬编码(来源于力扣官解)

从上面模拟的方法我们可以看出,共有13组罗马符号,然后我们可以发现千位数字上有且仅有M这一种表示方法,当超过9999时,加入10001,也只是由10个M和1个I组成,百位上只可以由C、CD、D、CM组成,十位数字只能由X、XL、L、XC组成,个位数字只能由I、IV、V、IX组成,将这些数字组合成一个表:

leetcode12 整数转罗马数字_第3张图片

可以看出每一位之上罗马符号都是不同的,因此可以采用“对号入座”的方法进行编码,相当于在千百十个位上分别求出对应的0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,然后再去找到对应的罗马符号,最后返回得到的结果就ok了。那么怎样求出千百十个位上对应的数字呢?这时候就需要用到模运算和除法运算了:

以python为例:

leetcode12 整数转罗马数字_第4张图片

c++完整代码:  

#include 
using namespace std;

// 罗马数字的千位表示
const string thousands[] = {"", "M", "MM", "MMM", "MMMM", "MMMMM",
                            "MMMMMM", "MMMMMMM", "MMMMMMMM", "MMMMMMMMM"};
// 罗马数字的百位表示
const string hundreds[] ={"","C","CC","CCC","CD","D",
                          "DC","DCC","DCCC","CM"};
// 罗马数字的十位表示
const string tens[] = {"","X","XX","XXX","XL","L",
                       "LX","LXX","LXXX","XC"};
// 罗马数字的个位表示
const string ones[] = {"","I","II","III","IV","V",
                       "VI","VII","VIII","IX"};
// 定义 Solution 类
class Solution {
public:
    // 将整数转换为罗马数字的方法
    string intToRoman(int num) {
        return thousands[num / 1000] +
               hundreds[num % 1000 / 100] +
               tens[num % 100 / 10] +
               ones[num % 10];
    }
};

// 主函数
int main() {
    // 待转换的整数
    int number = 9999;
    // 创建 Solution 类的实例
    Solution solution;
    // 调用方法将整数转换为罗马数字
    string roman = solution.intToRoman(number);
    // 输出转换结果
    cout << number << " 转换成罗马数字为: " << roman << endl;
    // 返回执行成功
    return 0;
}

java完整代码: 

public class intToRoman1 {
    // 罗马数字的千位表示
    String[] thousands = {"", "M", "MM", "MMM", "MMMM", "MMMMM",
            "MMMMMM", "MMMMMMM", "MMMMMMMM", "MMMMMMMMM"};
    // 罗马数字的百位表示
    String[] hundreds ={"","C","CC","CCC","CD","D",
            "DC","DCC","DCCC","CM"};
    // 罗马数字的十位表示
    String[] tens = {"","X","XX","XXX","XL","L",
            "LX","LXX","LXXX","XC"};
    // 罗马数字的个位表示
    String[] ones = {"","I","II","III","IV","V",
            "VI","VII","VIII","IX"};
    // 将整数转换为罗马数字的方法
    public String intToRoman(int num){
        StringBuffer roman = new StringBuffer();
        roman.append(thousands[num / 1000]);  // 千位
        roman.append(hundreds[num % 1000 / 100]);  // 百位
        roman.append(tens[num % 100 / 10]);  // 十位
        roman.append(ones[num % 10]);  // 个位
        return roman.toString();
    }
    // 主函数,用于测试整数转换为罗马数字
    public static void main(String[] args){
        intToRoman1 converter = new intToRoman1();  // 创建 intToRoman1 类的实例
        int number = 9999;
        String roman = converter.intToRoman(number);
        System.out.println(number + " 转换成罗马数字为: " + roman);
    }
}

python完整代码: 

class Solution:
    # 罗马数字的千位表示
    thousands = ["", "M", "MM", "MMM", "MMMM", "MMMMM",
                 "MMMMMM", "MMMMMMM", "MMMMMMMM", "MMMMMMMMM"]
    # 罗马数字的百位表示
    hundreds = ["", "C", "CC", "CCC", "CD", "D",
                "DC", "DCC", "DCCC", "CM"]
    # 罗马数字的十位表示
    tens = ["", "X", "XX", "XXX", "XL", "L",
            "LX", "LXX", "LXXX", "XC"]
    # 罗马数字的个位表示
    ones = ["", "I", "II", "III", "IV", "V",
            "VI", "VII", "VIII", "IX"]
    # 将整数转换为罗马数字的方法
    def intToRoman(self, num):
        return (Solution.thousands[num // 1000] +
                Solution.hundreds[num % 1000 // 100] +
                Solution.tens[num % 100 // 10] +
                Solution.ones[num % 10])

# 设置当前数字
number = 3333
# 实例化 Solution 类
solution = Solution()
# 调用方法将整数转换为罗马数字
result = solution.intToRoman(number)
# 输出转换结果
print("整数转罗马数字为:", result)

方法3 贪心哈希表

具体算法的流程如下图所示:

leetcode12 整数转罗马数字_第5张图片 python完整代码:

class Solution:
    def intToRoman(self, num):
        hashmap = {1000: "M", 900: "CM", 500: "D", 400: "CD",
                   100: "C", 90: "XC", 50: "L", 40: "XL", 10: "X",
                   5: "V", 4: "IV", 1: "I"}
        roman = ''
        for key in hashmap:
            if num // key != 0:  # 当前数字除以哈希表中对应的值不等于0时
                count = num // key  # 计算当前位上的数字(对应哈希中key的个数)
                roman += hashmap[key] * count  # 罗马符号进行累加
                num %= key  # 计算剩余的数
        return roman

# 设置当前数字
number = 3333
# 实例化Solution类
solution = Solution()
# 调用方法将整数转换为罗马数字
result = solution.intToRoman(number)
# 输出转换结果
print("整数转罗马数字为:", result)

  c++完整代码:

#include

using namespace std;
class Solution{
public:
    string intToRoman(int num){
        int values[] = {1000, 900, 500, 400, 100, 90,
                        50, 40, 10, 9, 5, 4, 2, 1};
        string romans[] = {"M", "CM", "D", "CD", "C", "XC",
                         "L", "XL", "X", "IX", "V", "IV", "I"};
        string roman;
        for(int i = 0;i < 13; i++){
            while(num >= values[i]){
                num -= values[i];
                roman += romans[i];
            }
        }
        return roman;
    }
};
int main() {
    // 待转换的整数
    int number = 9999;
    // 创建 Solution 类的实例
    Solution solution;
    // 调用方法将整数转换为罗马数字
    string roman = solution.intToRoman(number);
    cout << number << " into roman digital " << roman << endl;// 输出转换结果
    return 0; // 返回执行成功
}

Java完整代码:

import java.util.HashMap;

public class intToRoman2 {
    public String intToRoman(int num) {
        HashMap hashmap = new HashMap<>();
        hashmap.put(1000, "M");
        hashmap.put(900, "CM");
        hashmap.put(500, "D");
        hashmap.put(400, "CD");
        hashmap.put(100, "C");
        hashmap.put(90, "XC");
        hashmap.put(50, "L");
        hashmap.put(40, "XL");
        hashmap.put(10, "X");
        hashmap.put(9, "IX");
        hashmap.put(5, "V");
        hashmap.put(4, "IV");
        hashmap.put(1, "I");

        StringBuilder roman = new StringBuilder();
        for (int key : hashmap.keySet()) {
            while (num >= key) {
                roman.append(hashmap.get(key));
                num -= key;
            }
        }
        return roman.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 设置当前数字
        int number = 3333;
        // 实例化 IntToRoman 类
        IntToRoman converter = new IntToRoman();
        // 调用方法将整数转换为罗马数字
        String result = converter.intToRoman(number);
        // 输出转换结果
        System.out.println("整数转罗马数字为: " + result);
    }
}

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