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字符串转换整数(atoi)

题目(LeetCode #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:

  • 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。

  • 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。

  • 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) 。

题解

逐位处理字符串,根据每位字符确定一个覆盖所有情况的有限状态机,如下图所示(图源):

得到以下的状态转移表:

space + / - number other
start start signed in_number end
signed end end in_number end
in_number end end in_number end
end end end end end

根据上表即可编写代码即可

Java

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class FSM {
public String status = "start";
public int sign = 1;
public long ans = 0;
public HashMap<String, String[]> table = new HashMap<>();

public FSM() {
table.put("start", new String[]{"start", "signed", "in_number", "end"});
table.put("signed", new String[]{"end", "end", "in_number", "end"});
table.put("in_number", new String[]{"end", "end", "in_number", "end"});
table.put("end", new String[]{"end", "end", "end", "end"});
}

public int getColumn(char ch) {
if (ch == ' ') return 0;
if (ch == '+' || ch == '-') return 1;
if (ch >= '0' && ch <= '9') return 2;
return 3;
}

public void get(char ch) {
status = table.get(status)[getColumn(ch)];
if (status.equals("in_number")) {
int curInt = Character.getNumericValue(ch);
ans = ans * 10 + curInt;
if ((int) ans != ans) {
if (sign == 1) ans = Integer.MAX_VALUE;
if (sign == -1) ans = Integer.MIN_VALUE;
}
} else if (status.equals("signed")) {
sign = ch == '+' ? 1 : -1;
}
}
}

class Solution {
public int myAtoi(String str) {
FSM fsm = new FSM();
for (char ch : str.toCharArray()) {
fsm.get(ch);
}
return fsm.sign * (int) fsm.ans;
}
}

Python

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class FSM:
def __init__(self):
self.state = 'start'
self.sign = 1
self.ans = 0
self.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'],
}

def get_column(self, c: str) -> int:
if c.isspace():
return 0
if c in ['+', '-']:
return 1
if c.isdigit():
return 2
return 3

def get(self, c: str):
self.state = self.table[self.state][self.get_column(c)]
if self.state == 'in_number':
self.ans = self.ans * 10 + int(c)
self.ans = min(self.ans, INT_MAX) if self.sign == 1 else min(self.ans, -INT_MIN)
elif self.state == 'signed':
self.sign = 1 if c == '+' else -1


class Solution:
def myAtoi(self, str: str) -> int:
fsm = FSM()
for c in str:
fsm.get(c)
return fsm.sign * fsm.ans