LeetCode 第8题：字符串转换整数 (atoi)

合集 - 算法笔记(41)

1.LeetCode 第10题：正则表达式匹配02-092.LeetCode 第1题：两数之和02-073.LeetCode 第2题：两数相加02-074.LeetCode 第3题：无重复字符的最长子串02-075.LeetCode 第4题：寻找两个正序数组的中位数02-08

6.LeetCode 第8题：字符串转换整数 (atoi)02-09

7.LeetCode 第7题：整数反转02-098.LeetCode 第6题：Z字形变换02-099.LeetCode 第5题：最长回文子串02-0810.LeetCode 第9题：回文数02-0911.LeetCode 第11题：盛最多水的容器02-1012.LeetCode 第12题：整数转罗马数字02-1013.LeetCode 第13题：罗马数字转整数02-1014.LeetCode 第14题：最长公共前缀02-1115.LeetCode 第15题：三数之和02-1116.LeetCode 第16题：最接近的三数之和02-1117.LeetCode 第17题：电话号码的字母组合02-1118.LeetCode 第18题：四数之和02-1119.LeetCode 第19题：删除链表的倒数第N个结点02-1220.LeetCode 第20题：有效的括号02-1321.LeetCode 第21题：合并两个有序链表02-1322.LeetCode 第22题：括号生成02-1323.LeetCode 第23题：合并K个升序链表02-1324.LeetCode 第24题：两两交换链表中的节点02-1525.LeetCode 第25题：K 个一组翻转链表02-1526.LeetCode 第26题：删除有序数组中的重复项02-1527.LeetCode 第27题：移除元素02-1528.LeetCode 第28题：找出字符串中第一个匹配项的下标02-1629.LeetCode 第29题：两数相除02-1630.LeetCode 第30题：串联所有单词的子串02-1631.LeetCode 第31题：下一个排列02-1632.LeetCode 第32题：最长有效括号02-1733.LeetCode 第33题：搜索旋转排序数组02-1734.LeetCode 第34题：在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置02-1835.LeetCode 第35题：搜索插入位置02-1836.LeetCode 第36题：有效的数独02-1937.LeetCode 第37题：解数独02-1938.LeetCode 第38题：外观数列02-2039.LeetCode 第39题：组合总和02-2040.LeetCode 第40题：组合总和 II02-2441.LeetCode 第41题：缺失的第一个正数02-24

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LeetCode 第8题：字符串转换整数 (atoi)

题目描述

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。

函数 myAtoi(string s) 的算法需要按照以下步骤：

1. 读入字符串并丢弃无用的前导空格
2. 检查下一个字符是否为正负号，读取该字符（如果有）
3. 读取数字字符，直到遇到非数字字符或到达字符串末尾
4. 将前面读入的字符转换为整数，如果没有读入数字，则值为0
5. 如果整数超过32位有符号整数范围 [−2³¹, 2³¹ − 1]，需要截断这个整数

难度

中等

题目链接

https://leetcode.cn/problems/string-to-integer-atoi/

示例

示例 1：

输入：s = "42"
输出：42
解释：
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"）

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"）

示例 3：

输入：s = "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

提示

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

解题思路

方法：模拟法

这道题的关键是按照题目要求，严格模拟字符串转换整数的过程。需要注意以下几点：

1. 状态机思想：

   • 处理空格状态
   • 处理符号状态
   • 处理数字状态
   • 处理结束状态

2. 边界处理：

   • 整数范围检查
   • 符号处理
   • 非法字符处理

3. 溢出处理：

   • 在加入新的数字前检查是否会溢出
   • 使用long类型暂存结果

时间复杂度：O(n)，其中n是字符串长度
空间复杂度：O(1)

代码实现

C# 实现

public class Solution {
    public int MyAtoi(string s) {
        int i = 0;
        int n = s.Length;
      
        // 1. 跳过前导空格
        while (i < n && s[i] == ' ') {
            i++;
        }
      
        // 2. 处理符号
        int sign = 1;
        if (i < n && (s[i] == '+' || s[i] == '-')) {
            sign = s[i] == '+' ? 1 : -1;
            i++;
        }
      
        // 3. 转换数字
        long result = 0;
        while (i < n && char.IsDigit(s[i])) {
            result = result * 10 + (s[i] - '0');
          
            // 4. 处理溢出
            if (sign == 1 && result > int.MaxValue) {
                return int.MaxValue;
            }
            if (sign == -1 && -result < int.MinValue) {
                return int.MinValue;
            }
          
            i++;
        }
      
        return (int)(sign * result);
    }
}

优化版本（使用状态机）

public class Solution {
    private enum State { Start, Signed, Number, End }
  
    public int MyAtoi(string s) {
        State state = State.Start;
        int sign = 1;
        long result = 0;
      
        foreach (char c in s) {
            if (state == State.End) {
                break;
            }
          
            switch (state) {
                case State.Start:
                    if (c == ' ') continue;
                    if (c == '+' || c == '-') {
                        sign = c == '+' ? 1 : -1;
                        state = State.Signed;
                    }
                    else if (char.IsDigit(c)) {
                        result = c - '0';
                        state = State.Number;
                    }
                    else {
                        state = State.End;
                    }
                    break;
                  
                case State.Signed:
                    if (char.IsDigit(c)) {
                        result = c - '0';
                        state = State.Number;
                    }
                    else {
                        state = State.End;
                    }
                    break;
                  
                case State.Number:
                    if (char.IsDigit(c)) {
                        result = result * 10 + (c - '0');
                        if (sign == 1 && result > int.MaxValue) {
                            return int.MaxValue;
                        }
                        if (sign == -1 && -result < int.MinValue) {
                            return int.MinValue;
                        }
                    }
                    else {
                        state = State.End;
                    }
                    break;
            }
        }
      
        return (int)(sign * result);
    }
}

代码详解

1. 基础版本：

   • 按步骤处理：空格、符号、数字
   • 使用long类型避免溢出
   • 及时检查边界条件

2. 状态机版本：

   • 使用枚举定义状态
   • 更清晰的状态转换
   • 更好的可维护性和可扩展性

执行结果

基础版本：

• 执行用时：72 ms
• 内存消耗：38.4 MB

状态机版本：

• 执行用时：68 ms
• 内存消耗：38.2 MB

总结与反思

1. 这是一道考察细节处理的题目：

   • 需要严格按照规则处理
   • 边界条件很多
   • 状态转换需要清晰

2. 关键点：

   • 溢出处理
   • 状态转换
   • 异常处理

3. 优化思路：

   • 使用状态机使逻辑更清晰
   • 提前处理特殊情况
   • 减少不必要的计算

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