字符串转换整数安全（溢出处理）——LeetCode算法解析
在编程中，字符串转换整数是一个常见的操作。当字符串表示的数字超出了整数的范围时，如何安全地进行转换并处理溢出是一个需要考虑的问题。本文将围绕LeetCode上的“字符串转换整数（安全）”（题目编号：8）这一主题，深入探讨数据结构与算法在解决此类问题中的应用。
1. 题目描述
给定一个字符串，请你实现一个函数将其转换为整数，同时考虑以下情况：
- 如果字符串是非数字的，则返回0。
- 如果字符串表示的数字超出32位有符号整数的范围，则返回INT_MAX（2^31 - 1）或INT_MIN（-2^31）。
2. 解题思路
为了解决这个问题，我们需要考虑以下几个关键点：
- 字符串的起始位置和结束位置。
- 字符串中可能存在的非数字字符。
- 数字的正负号。
- 数字的大小是否超出整数范围。
基于以上分析，我们可以采用以下步骤进行解题：
1. 首先判断字符串是否为空，如果为空，则直接返回0。
2. 判断字符串的第一个字符是否为正负号，如果是，则记录下来，并跳过该字符。
3. 遍历字符串，将数字字符转换为整数，并更新结果。
4. 判断结果是否超出整数范围，如果超出，则返回INT_MAX或INT_MIN。
5. 返回最终结果。
3. 代码实现
以下是一个基于C++语言的实现示例：
cpp
include <iostream>
include <string>
include <climits>
int myAtoi(const std::string& s) {
if (s.empty()) return 0;
int sign = 1;
int i = 0;
long result = 0;
// 判断正负号
if (s[i] == '-' || s[i] == '+') {
sign = (s[i] == '+') ? 1 : -1;
i++;
}
// 遍历字符串
while (i < s.size() && s[i] >= '0' && s[i] <= '9') {
result = result 10 + (s[i] - '0');
i++;
}
// 判断结果是否超出范围
if (result sign > INT_MAX) return INT_MAX;
if (result sign < INT_MIN) return INT_MIN;
return result sign;
}
int main() {
std::string input = "12345678901234567890";
std::cout << "Input: " << input << std::endl;
std::cout << "Output: " << myAtoi(input) << std::endl;
return 0;
}
4. 性能分析
- 时间复杂度：O(n)，其中n为字符串的长度。我们需要遍历整个字符串一次。
- 空间复杂度：O(1)，我们只需要常数级别的额外空间来存储结果和变量。
5. 总结
本文通过分析LeetCode上的“字符串转换整数（安全）”问题，探讨了数据结构与算法在解决此类问题中的应用。通过判断字符串的起始位置、结束位置、正负号以及数字的大小，我们可以安全地转换字符串为整数，并处理溢出问题。在实际编程中，这类问题经常出现，掌握相关算法和技巧对于提高编程能力具有重要意义。
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