C语言经典库函数

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#库函数

字符串转换整数 (atoi)

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：

读入字符串并丢弃无用的前导空格 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。 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。 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）。 如果整数数超过 32 位有符号整数范围 [−231,  231 − 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 −231 的整数应该被固定为 −231 ，大于 231 − 1 的整数应该被固定为 231 − 1 。 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 [-231, 231 - 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 。  

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

方法一：一次遍历

注意扣细节。

  1. 前序空白字符直接过滤
  2. 空白字符之后只允许至多紧跟一个+或者-
  3. 符号之后必须是连续数字
  4. 数字部分简单看就是按数位求和。特别需要注意是否溢出，两种情况可能溢出：乘10的时候和累加当前数字的时候
  5. 累加当前数字的时候需要区分当前的符号位，因为正数和负数的绝对值相差1
class Solution {
public:
    int myAtoi(string s) {
        cout << INT_MAX << "\t" << INT_MIN;
        int ans = 0;
        int flag = 1;
        int i = 0;
        while (s[i] == ' '){
            i++;
        }

        // 前序空白符号后，紧跟着的只能是一个+或-，如果有多个+、-则判定非法，返回0
        if (s[i] == '+'){
            i++;
        }else if (s[i] == '-'){
            flag = -1;
            i++;
        }
        // 符号之后的一定要是数字，如果为字符则非法。忽略数字最后的其他字符
        while (i < s.size() && s[i] <= '9' && s[i] >= '0' ){
            int digit = s[i] - '0';
            // cout << i << " " << digit << " ans:" << ans << endl;
            if (ans > INT_MAX / 10){
                return flag > 0 ? INT_MAX : INT_MIN;
            }
            if (ans == INT_MAX / 10 && flag > 0 && digit >= INT_MAX % 10){
                return INT_MAX;
            }
            // MAX_MIN -2147483648  MAX_MAX 2147483647, 负数绝对值比正数大，此处应为>=, 否则边界情况，会溢出
            if (ans == INT_MAX / 10 && flag < 0 && digit >= flag * (INT_MIN % 10)){
                // cout << digit << INT_MIN % 10;
                return INT_MIN;
            }
            ans = 10 * ans + digit;
            i += 1;
        }
        return ans*flag;
    }
};

方法二：有限状态机

一种很好的思路，可以将逻辑判断变得比较清晰，不容易出错。 但是实际上，也新增了一些麻烦。

class Automation{
    // 初始状态为start
    string state = "start";
    // 状态转移表，4种状态，4类输入(空白符、符号、数字、其他)
    // 在每种状态下，每个字符会引起一种状态转移
    unordered_map<string, vector<string>> table = {
        {"start", {"start", "signed", "in_number", "end"}},
        {"signed", {"end", "end", "in_number", "end"}},
        {"in_number", {"end", "end", "in_number", "end"}},
        {"end", {"end", "end", "end", "end"}}
    };

    int getColumn(char c){
        if (isspace(c)){
            return 0;
        }else if (c == '+' or c == '-'){
            return 1;
        }else if (isdigit(c)){
            return 2;
        }else{
            return 3;
        }
    }
public:
    int sign = 1;
    int ans = 0;

    void Get(char c){
        state = table[state][getColumn(c)];
        if (state == "signed"){
            sign = c == '+' ? 1 : -1;
        }
        if (state == "in_number"){
            int digit = c - '0';
            if (ans > INT_MAX / 10){
                ans = sign > 0 ? INT_MAX : INT_MIN;
                state = "end";
            }else if (ans == INT_MAX / 10 && sign > 0 && digit >= INT_MAX % 10){
                ans = INT_MAX;
                state = "end";
            }else if (ans == INT_MAX / 10 && sign < 0 && digit >= (INT_MIN % 10)*sign){
                ans = INT_MIN;
                state = "end";
            }else{
                ans = 10 * ans + digit;
            }
        }
    }
};

class Solution {
public:
    int myAtoi(string s) {
        Automation automation;
        for (char c: s){
            automation.Get(c);
        }
        // 边界case：-2147483647
        if ((automation.ans == INT_MAX && automation.sign == 1) || automation.ans == INT_MIN){
            return automation.ans;
        }else{
            return automation.ans * automation.sign;
        }
    }
};

7. 整数反转 reverse-integer

给你一个 32 位的有符号整数 x ，返回将 x 中的数字部分反转后的结果。

如果反转后整数超过 32 位的有符号整数的范围 [−231,  231 − 1] ，就返回 0。

假设环境不允许存储 64 位整数（有符号或无符号）。

一次遍历

class Solution {
public:
    int reverse(int x) {
        // cout << INT_MAX << " " << INT_MIN << endl;
        int ans = 0;
        int sign = x > 0 ? 1 : -1;
        while (x){
            int digit = x % 10;
            if (digit < 0){
                digit = digit * sign;
            }
            if (ans > INT_MAX / 10){
                return 0;
            }else if(ans == INT_MAX / 10 && sign > 0 && digit > INT_MAX % 10){
                return 0;
            }else if(ans == INT_MAX / 10 && sign < 0 && digit > (INT_MIN % 10)*sign){
                return 0;
            }else{
                ans = ans * 10 + digit;
                x = x / 10;
            }
        }
        return ans*sign;
    }
};

先转换为正数

class Solution {
public:
    int reverse(int x) {
        if (x == INT_MIN) return 0;
        int reverse_num = 0;
        int flag = 1;
        if (x < 0) {
            flag = -1;
            x = -x;
        }
        while (x > 0) {
            if (reverse_num == INT_MAX / 10 && flag == 1 && x % 10 > INT_MAX%10){
                return 0;
            }
            if (reverse_num == INT_MAX / 10 && flag == -1 && x % 10 >= INT_MAX%10){
                return 0;
            }
            if (reverse_num > INT_MAX/10){
                return 0;
            }
            reverse_num = reverse_num*10 + x % 10;
            x = x / 10;
        }
        return reverse_num*flag;

    }
};