【C++经典例题】字符串转整数（atoi）的实现与解析

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            ⏩ 文章专栏：C++经典例题

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目录

一、问题描述

二、解题思路

三、代码实现

四、代码逻辑详解

1. 变量初始化

2. 忽略前导空格

3. 处理符号

4. 转换数字

5. 返回结果

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一、问题描述

LCR 192. 把字符串转换成整数 (atoi) - 力扣（LeetCode）

在编程中，经常会遇到将字符串转换为整数的需求，就像标准库中的 atoi 函数一样。

本题要求实现一个 myAtoi 函数，将输入的字符串转换为 32 位有符号整数，具体规则如下：

 

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 。

二、解题思路

 

为了实现 myAtoi 函数，我们可以按照以下步骤进行：

1. 忽略前导空格：从字符串的开头开始，跳过所有的空格字符，直到遇到第一个非空格字符。
2. 处理符号：检查第一个非空格字符是否为 + 或 -，如果是 +，则结果为正数；如果是 -，则结果为负数；如果没有符号，则默认结果为正数。
3. 转换数字：从符号字符之后开始，依次读取数字字符，将其转换为整数。如果遇到非数字字符，则停止读取。
4. 溢出处理：在转换数字的过程中，需要检查是否会发生溢出。如果结果超出了 32 位有符号整数的范围，则需要截断结果。

 

三、代码实现

 

#include 
#include 
#include 

class Solution {
public:
    int myAtoi(std::string str) 
    {
        int flag = 1;  // 正负号
        int i = 0;     // 下标
        int ret = 0;   // 结果
        int size = str.size(); 

        // 忽略前导空格
        while (i < size && str[i] == ' ') {
            ++i;
        }

        // 处理符号
        if (i < size && str[i] == '-') {
            flag = -1;
            ++i;
        } else if (i < size && str[i] == '+') {
            ++i;
        }

        // 转换数字
        while (i < size && str[i] >= '0' && str[i] <= '9') {
            int digit = str[i] - '0';
            // 检查溢出
            if (ret > (INT_MAX - digit) / 10) {
                return flag == 1 ? INT_MAX : INT_MIN;
            }
            ret = ret * 10 + digit;
            ++i;
        }

        return flag * ret;
    }
};

int main() {
    Solution sol;
    std::string input = "   -42";
    std::cout << sol.myAtoi(input) << std::endl;
    return 0;
}

四、代码逻辑详解

1. 变量初始化

 

• flag：用于记录结果的正负号，初始值为 1，表示正数。
• i：用于遍历字符串的下标，初始值为 0。
• ret：用于存储转换后的整数结果，初始值为 0。
• size：字符串的长度。

2. 忽略前导空格

while (i < size && str[i] == ' ') {
    ++i;
}

使用一个 while 循环，从字符串的开头开始，跳过所有的空格字符，直到遇到第一个非空格字符。

 

3. 处理符号

if (i < size && str[i] == '-') {
    flag = -1;
    ++i;
} else if (i < size && str[i] == '+') {
    ++i;
}

检查第一个非空格字符是否为 + 或 -。如果是 -，则将 flag 设为 -1，表示结果为负数；如果是 +，则直接跳过该字符；如果没有符号，则默认结果为正数。

 

4. 转换数字

while (i < size && str[i] >= '0' && str[i] <= '9') {
    int digit = str[i] - '0';
    // 检查溢出
    if (ret > (INT_MAX - digit) / 10) {
        return flag == 1 ? INT_MAX : INT_MIN;
    }
    ret = ret * 10 + digit;
    ++i;
}

使用一个 while 循环，从符号字符之后开始，依次读取数字字符。将字符转换为对应的数字 digit，并将其加入到结果 ret 中。在每次更新 ret 之前，检查是否会发生溢出。如果 ret 乘以 10 再加上 digit 会超过 INT_MAX，则根据 flag 的值返回 INT_MAX 或 INT_MIN。

 

5. 返回结果

return flag * ret;

最后，将结果乘以 flag，得到最终的整数结果并返回。