每日一道 LeetCode (50)：字符串转换整数 (atoi)

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每日一道 LeetCode 前文合集

代码仓库

GitHub：https://github.com/meteor1993/LeetCode

Gitee：https://gitee.com/inwsy/LeetCode

题目：最长回文子串

难度：「中等」

题目来源：https://leetcode-cn.com/problems/string-to-integer-atoi/

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 [−2^31,  2^31 − 1]。如果数值超过这个范围，请返回  INT_MAX (2^31 − 1) 或 INT_MIN (−2^31) 。

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) 。

解题方案：有限状态机

这道题单纯的做出来，并不是很难，纯暴力的解法肯定搞得定，除了逻辑复杂一点，判断多一点，各种 flag 多立几个，做肯定是做得出来的。

这道题的难度定成中等，肯定不是要我们用暴力解法把它解出来的，不然没必要搞成中等难度，简单难度就够了，除了逻辑复杂点，这种方案找不到任何难点，这不符合力扣的尿性，一定有我不知道的解法。

果然，在答案中我看到了一个新名词，叫做「状态机」。

状态机的基本定义：状态机是有限状态自动机的简称，是现实事物运行规则抽象而成的一个数学模型。

状态机里面有 4 个概念：

第一个是 State ，状态。一个状态机至少要包含两个状态。

第二个是 Event ，事件。事件就是执行某个操作的触发条件或者口令。

第三个是 Action ，动作。事件发生以后要执行动作。

第四个是 Transition ，变换。也就是从一个状态变化为另一个状态。

套到这道题里就是我们的程序在每个时刻有一个状态 s ，每次从序列中输入一个字符 c ，并根据字符 c 转移到下一个状态 s' 。这样，我们只需要建立一个覆盖所有情况的从 s 与 c 映射到 s' 的表格即可解决题目中的问题。

答案中给出的示例图是这样的：

接下来就是把这一个构件的状态机写成代码：

public class Automaton {
    // 正负
    public int sign = 1;
    // 数值
    public long ans = 0;
    private String state = "start";

    private Map table = new HashMap() {{
        put("start", new String[]{"start", "signed", "in_number", "end"});
        put("signed", new String[]{"end", "end", "in_number", "end"});
        put("in_number", new String[]{"end", "end", "in_number", "end"});
        put("end", new String[]{"end", "end", "end", "end"});
    }};

    public void get(char c) {
        state = table.get(state)[get_col(c)];
        if ("in_number".equals(state)) {
            ans = ans * 10 + c - '0';
            ans = sign == 1 ? Math.min(ans, (long) Integer.MAX_VALUE) : Math.min(ans, -(long) Integer.MIN_VALUE);
        } else if ("signed".equals(state)){
            sign = c == '+' ? 1 : -1;
        }
    }

    private int get_col(char c) {
        if (c == ' ') {
            return 0;
        }
        if (c == '+' || c == '-') {
            return 1;
        }
        if (Character.isDigit(c)) {
            return 2;
        }
        return 3;
    }
}

然后我们在主方法里面调用这个状态机：

public int myAtoi(String str) {
    Automaton automaton = new Automaton();
    char[] c = str.toCharArray();
    for (int i = 0; i < c.length; i++) {
        automaton.get(c[i]);
    }
    return (int) (automaton.sign * automaton.ans);
}

参考

https://zhuanlan.zhihu.com/p/47434856