【每日一题】LeetCode - 字符串转换为整数

在这篇博客中，我们将探讨如何实现一个 myAtoi(string s) 函数，它能够将字符串 s 转换为 32 位有符号整数。我们将详细讨论转换规则、步骤和代码实现，最后分析该算法的时间和空间复杂度。

题目描述

实现一个 myAtoi 函数，将字符串 s 转换为一个 32 位的有符号整数。该函数遵循以下步骤：

1. 跳过前导空格：忽略字符串开头的所有空格字符。
2. 处理正负号：识别数字的正负。如果出现 + 或 - 符号，确定数字是正数还是负数。若没有符号，默认认为数字是正数。
3. 读取数字字符：从字符串中读取连续的数字字符，直到遇到非数字字符或到达字符串的末尾。
4. 处理越界情况：如果转换后的数字超出了 32 位有符号整数的范围（小于 -2^31 或大于 2^31 - 1），返回范围内的最大或最小值。
5. 返回结果：根据符号返回最终的整数值。

示例

• 输入："42"，输出：42
• 输入：" -42"，输出：-42
• 输入："4193 with words"，输出：4193
• 输入："words and 987"，输出：0
• 输入："-91283472332"，输出：-2147483648 （越界情况，返回最小值）

详细解题步骤

1. 忽略前导空格

首先，我们需要跳过字符串开头的空格字符，以确保从第一个非空字符开始处理。

2. 处理符号

如果遇到 + 或 - 符号，记录当前的符号。如果未出现符号，默认符号为正。

3. 读取数字部分

从遇到的第一个数字字符开始，将其转换为整数。如果遇到非数字字符，立即停止读取。

4. 处理越界情况

由于整数的范围是有限的，最大值为 2^31 - 1，最小值为 -2^31。在转换过程中，需要判断是否即将溢出，提前截断到合法的范围内。

5. 返回结果

结合正负号返回最终的整数结果。

代码实现

class Solution {
    
    
public:
    int myAtoi(string s) {
    
    
        int ans = 0;
        int count = 0; // 当前已处理多少个字符
        bool f = false; // 标记是否是负数
        for(char c : s) {
    
    
            if(c == ' ' && count == 0) continue; // 跳过前导空格
            count++;
            if(count == 1 && (c == '-' || c == '+')) {
    
     // 判断符号
                f = c == '-';
                continue;
            }
            if(c < '0' || c > '9') break; // 非数字字符，停止读取
            int dig = c - '0';
            // 检查溢出情况
            if(ans > (INT_MAX - dig) / 10) return f ? INT_MIN : INT_MAX;
            ans = ans * 10 + dig;
        }
        return f ? -ans : ans; // 返回最终结果
    }
};

时间复杂度与空间复杂度

时间复杂度

该算法的时间复杂度为 O(n)，其中 n 是输入字符串的长度。我们最多需要遍历整个字符串一次，因此复杂度与字符串长度成线性关系。

空间复杂度

该算法的空间复杂度为 O(1)，因为我们只用了有限的额外变量来存储中间结果、符号信息和计数器，并没有依赖额外的动态数据结构。

结论

这道题目通过模拟手动转换的过程，逐步解析字符串并生成整数值。关键点在于如何处理字符串中的空格、符号和数字字符，以及防止结果超出32位整数的范围。通过精心设计的溢出检测机制，我们可以确保算法的正确性和鲁棒性。