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【LeetCode 题解】算法：8.字符串转换整数（atoi）

article 2025/4/1 15:43:50

一、问题描述

在 LeetCode 的算法题库里，有这样一道题目，要求我们实现一个名为 myAtoi(string s) 的函数，其功能是将给定的字符串转换为一个 32 位有符号整数。具体的转换规则如下：

处理步骤

剔除前导空格：读取字符串时，要先把开头无用的空格去除。
确定符号：查看下一个字符（前提是未到字符串末尾），若为 - 则结果为负，若为 + 则结果为正。若这两个符号都不存在，默认结果为正。
读取数字：跳过前面的零，开始读取数字，直至遇到非数字字符或者到达字符串末尾。若未读取到任何数字，结果为 0。
范围截断：如果得到的整数超出了 32 位有符号整数的范围 [−2^31, 2^31 − 1]，需要进行截断处理。即小于 −2^31 的整数截断为 −2^31，大于 2^31 − 1 的整数截断为 2^31 − 1。
返回结果：最后将处理好的整数作为最终结果返回。

示例展示

示例 1
- 输入：s = "42"
- 输出：42
- 解释：字符串无前导空格和符号，直接读取到数字 42。
示例 2
- 输入：s = " -042"
- 输出：-42
- 解释：先去除前导空格，再读取到负号，接着读取数字 42（忽略前导零）。
示例 3
- 输入：s = "1337c0d3"
- 输出：1337
- 解释：读取到 1337 后，遇到非数字字符 'c'，停止读取。
示例 4
- 输入：s = "0-1"
- 输出：0
- 解释：仅读取到数字 0，遇到 '-' 停止读取。
示例 5
- 输入：s = "words and 987"
- 输出：0
- 解释：第一个字符 'w' 不是数字，直接停止读取。

二、思路分析

为了实现 myAtoi 函数，我们可以按照规则，逐步对输入的字符串进行处理。具体思路如下：

跳过前导空格：使用一个指针跳过字符串开头的所有空格。
判断符号：检查指针指向的字符，若为 - 或 +，记录符号并移动指针。
读取数字：从当前指针位置开始，逐个读取数字字符，将其转换为整数。若遇到非数字字符，停止读取。
范围判断：在读取数字的过程中，持续检查结果是否超出 32 位有符号整数的范围，若超出则进行截断。
返回结果：根据记录的符号，给最终结果加上符号并返回。

三、Java 代码实现

public class StringToInteger {
    public static int myAtoi(String s) {
        // 去除前导空格
        s = s.trim();
        if (s.length() == 0) {
            return 0;
        }

        // 判断符号
        int sign = 1;
        int index = 0;
        if (s.charAt(0) == '-') {
            sign = -1;
            index++;
        } else if (s.charAt(0) == '+') {
            index++;
        }

        // 读取整数
        int result = 0;
        while (index < s.length()) {
            char c = s.charAt(index);
            if (Character.isDigit(c)) {
                int digit = c - '0';
                // 判断是否会溢出
                if (result > (Integer.MAX_VALUE - digit) / 10) {
                    return sign == 1 ? Integer.MAX_VALUE : Integer.MIN_VALUE;
                }
                result = result * 10 + digit;
            } else {
                break;
            }
            index++;
        }

        return sign * result;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "42";
        System.out.println(myAtoi(s1)); 

        String s2 = " -042";
        System.out.println(myAtoi(s2)); 

        String s3 = "1337c0d3";
        System.out.println(myAtoi(s3)); 

        String s4 = "0-1";
        System.out.println(myAtoi(s4)); 

        String s5 = "words and 987";
        System.out.println(myAtoi(s5)); 
    }
}

代码解释

去除前导空格：使用 trim() 方法去除字符串开头和结尾的空格。若去除空格后字符串为空，直接返回 0。
判断符号：检查字符串的第一个字符，若为 -，将符号 sign 设为 -1，并将指针 index 后移一位；若为 +，直接将指针 index 后移一位。
读取整数：从 index 位置开始遍历字符串，若字符为数字，将其转换为整数并累加到 result 中。在累加过程中，需要判断是否会发生溢出。
范围判断：通过 result > (Integer.MAX_VALUE - digit) / 10 来判断是否会溢出。若会溢出，根据符号返回相应的边界值。
返回结果：最后将结果乘以符号 sign 并返回。