华为OD机试 Java 【合法数学表达式提取】

该博客介绍了如何在Java中解决华为OD机试中的一道题目,即从字符串中提取最长合法简单数学表达式并计算其值。解题思路包括寻找最长合法表达式、计算表达式值以及处理边界情况。代码实现中利用了栈的数据结构。当输入字符串为空或无合法表达式时,返回0;若存在多个等长的最长合法表达式,则返回第一个的值。解决方案的时间复杂度为O(n),空间复杂度为O(n)。

题目

提取字符串中的最长合法简单数学表达式,字符串长度最长的,并计算表达式的值。如果没有,则返回0 。
简单数学表达式只能包含以下内容:

0-9数字,符号±*
说明:
1、所有数字,计算结果都不超过long
2、如果有多个长度一样的,请返回第一个表达式的结果
3、数学表达式,必须是最长的,合法的
4、操作符不能连续出现,如 ±-+1 是不合法的

输入描述
字符串

输出描述
表达式值

用例
输入 1-2abcd
输出 -1

解题思路

1、找出最长合法表达式

  • 需要遍历整个输入字符串,找出最长的合法数学表达式。

  • 合法表达式只能包含数字和运算符 +、-、*。

  • 使用两个指针 start 和 i 来标记当前合法表达式的起始位置和结束位置。

  • 如果遇到非法字符,我们就需要更新 maxLen 和 result。

     maxLen 记录当前找到的最长合法表达式的长度。
     result 记录当前找到的最长合法表达式的计算结果。
    
  • 最后,要检查剩余的字符串是否构成了更长的合法表达式。

2、计算表达式的值

  • 我们使用一个栈来计算表达式的值。

  • 遍历表达式字符串,对于每个字符:

<think> 首先,用户的问题是:“我想查找在Java中保证获取的IP是合法的方法 请问Java中保证获取合法IP的方法”。意思是,用户想知道如何在Java中确保获取到的IP地址是合法的。 现在,我需要参考提供的引用内容。引用涉及到IP合法性验证、Java代码优化、获取IP地址的工具类、IP网段处理、以及IP合法性的检查方法。 关键引用: - 引用[1]:讨论了IP合法性验证,使用正则表达式验证IPv4/IPv6格式。提供了一个正则表达式模式:`Pattern.compile("^((\\d{1,3}\\.){3}\\d{1,3}|([0-9a-fA-F]{1,4}:){7}[0-9a-fA-F]{1,4})$");` 然后检查IP是否匹配这个模式。 - 引用[2]:描述了一个Java工具类IpUtils,用于获取客户端IP地址和判断内部IP。它提到了`getIpAddr(HttpServletRequest request)`方法来获取IP,并处理回环地址。 - 引用[3]:关于处理IP网段,验证CIDR格式,获取子网内的IP地址。 - 引用[4]:详细描述了如何验证IP地址的合法性,包括分割IP字符串、检查长度、字符、数值范围等。 - 引用[5]:提供了一个正则表达式用于检查IP合法性:`String regex = "(((2[0-4]\\d)|(25[0-5]))|(1\\d{2})|([1-9]\\d)|(\\d))[.](((2[0-4]\\d)|(25[0-5]))|(1\\d{2})|([1-9]\\d)|(\\d))[.](((2[0-4]\\d)|(25[0-5]))|(1\\d{2})|([1-9]\\d)|(\\d))[.](((2[0-4]\\d)|(25[0-5]))|(1\\d{2})|([1-9]\\d)|(\\d))";` 用户的需求是保证获取的IP是合法的,所以我需要结合这些内容,提供一个全面的方法。 核心点:如何保证获取的IP合法?这包括两个方面: 1. **获取IP地址**:例如,从HttpServletRequest中获取客户端IP时,可能会获取到无效或伪造的IP。引用[2]中的`getIpAddr`方法展示了如何从请求中获取IP,并处理特殊地址。 2. **验证IP合法性**:一旦获取到IP字符串,需要进行验证,确保它符合IPv4或IPv6格式。引用[1]和[5]提供了正则表达式方法,引用[4]提供了逐步检查的方法。 所以,在回答中,我应该: - 解释如何在Java中获取IP地址(例如,从HTTP请求)。 - 然后,如何验证获取的IP是否合法。 - 使用正则表达式是比较高效和简洁的方法。 此外,系统级指令要求: - 使用中文回答。 - 行内数学表达式用$...$,但这不相关,因为这里没有数学表达式。 - 结构化回答,清晰可靠。 - 在引用的段落末尾添加引用标识,如[^1]。 - 生成相关问题。 回答结构: 1. **介绍**:简要说明问题。 2. **获取IP地址的方法**:参考引用[2],描述如何使用工具类获取IP。 3. **验证IP合法性的方法**: - 使用正则表达式(引用[1]和[5])。 - 或者手动验证(引用[4])。 4. **代码示例**:提供Java代码片段展示获取和验证过程。 5. **注意事项**:例如,处理内部IP或特殊地址。 6. **相关问题**:生成几个相关问题。 确保回答可靠:基于提供的引用,避免添加额外信息。 生成相关问题:例如,关于优化、性能、其他验证方法等。 最终回答大纲: - **引言**:解释在Java中保证IP合法的重要性。 - **获取IP地址**:描述`getIpAddr`方法从HttpServletRequest获取IP。 - **验证IP合法性**:提供正则表达式验证方法,并解释。 - **完整代码样例**:结合获取和验证。 - **相关问题**。 引用标识:在相关部分末尾添加[^n]。 </think> ### Java中保证获取合法IP地址的方法 在Java应用程序中,确保获取的IP地址合法性至关重要,这能防止无效或伪造IP导致的漏洞(如安全风险或数据错误)。方法主要包括两个步骤: 1. **获取客户端IP地址**:从请求对象(如HttpServletRequest)中正确提取IP地址。 2. **验证IP合法性**:使用正则表达式或手动检查确保IP格式符合IPv4或IPv6标准。 下面我将基于参考引用内容,逐步解释实现方法,并提供完整的代码示例。所有方法均基于Java标准库,无需外部依赖。 --- ### 1. 获取客户端IP地址 获取IP时,常见方式是从HTTP请求中提取,但需注意请求头可能包含代理或伪造值。引用[2]提供了一个工具类方法`getIpAddr`,它能从HttpServletRequest中智能提取IP地址: - 优先从`X-Forwarded-For`等头部获取真实IP(适用于负载均衡环境)。 - 处理回环地址(如IPv6的`::1`转换为IPv4的`127.0.0.1`)。 - 如果无法获取有效IP,返回"unknown"作为默认值[^2]。 代码示例(基于引用[2]优化): ```java import javax.servlet.http.HttpServletRequest; public class IpUtils { public static String getIpAddr(HttpServletRequest request) { String ip = request.getHeader("X-Forwarded-For"); if (ip == null || ip.isEmpty() || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) { ip = request.getHeader("Proxy-Client-IP"); } if (ip == null || ip.isEmpty() || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) { ip = request.getHeader("WL-Proxy-Client-IP"); } if (ip == null || ip.isEmpty() || "unknown".equalsIgnoreCase(ip)) { ip = request.getRemoteAddr(); } // 处理回环地址 if ("0:0:0:0:0:0:0:1".equals(ip) || "::1".equals(ip)) { ip = "127.0.0.1"; } return ip; } } ``` **注意事项**:此方法仅获取IP字符串,但未验证合法性,需后续步骤确保其有效[^2]。 --- ### 2. 验证IP地址合法性 获取IP字符串后,必须验证其格式是否合法。推荐两种方法: #### **方法一:使用正则表达式(高效且简洁)** 引用[1]和[5]提供了正则表达式方案,支持IPv4和IPv6格式验证: - IPv4格式:如`192.168.1.1`,每个数字在0-255之间。 - IPv6格式:如`2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334`,每个段为1-4位十六进制数。 正则表达式模式(基于引用[1]优化): ```java private static final Pattern IP_PATTERN = Pattern.compile( "^((\\d{1,3}\\.){3}\\d{1,3}|" + // IPv4格式:例如192.168.1.1 "([0-9a-fA-F]{1,4}:){7}[0-9a-fA-F]{1,4})$" // IPv6格式:例如2001:db8::1 ); ``` 验证方法代码(结合引用[1]): ```java public static boolean isValidIp(String ip) { if (ip == null || ip.isEmpty()) { return false; } java.util.regex.Matcher matcher = IP_PATTERN.matcher(ip); return matcher.matches(); } ``` **优势**:一行代码完成验证,覆盖大多数场景[^1][^5]。 #### **方法二:手动检查(更灵活,适合特定需求)** 如果需详细错误处理(如华为OD要求),引用[4]建议拆分IP字符串并进行逐步检查: ```java public static boolean isValidIpManual(String ip) { if (ip == null) { return false; } String[] parts = ip.split("\\."); if (parts.length != 4) { // 仅IPv4,IPv6需额外处理 return false; } for (String part : parts) { if (part.isEmpty() || part.length() > 3) { return false; } for (char c : part.toCharArray()) { if (!Character.isDigit(c)) { return false; } } if (part.startsWith("0") && part.length() > 1) { // 禁止前导零,如"01" return false; } int num = Integer.parseInt(part); if (num < 0 || num > 255) { return false; } } return true; } ``` **适用场景**:当需要精确控制验证逻辑时(例如,教育或面场景)[^4]。 --- ### 3. 完整示例:获取并验证IP 以下是一个工具类,整合获取和验证步骤,确保最终IP合法: ```java import javax.servlet.http.HttpServletRequest; import java.util.regex.Pattern; public class IpValidator { // 正则表达式模式(支持IPv4和IPv6) private static final Pattern IP_PATTERN = Pattern.compile( "^((\\d{1,3}\\.){3}\\d{1,3}|([0-9a-fA-F]{1,4}:){7}[0-9a-fA-F]{1,4})$" ); // 获取并验证IP public static String getValidIp(HttpServletRequest request) { String ip = IpUtils.getIpAddr(request); // 使用前面定义的getIpAddr方法 if (isValidIp(ip)) { return ip; } return "unknown"; // 或抛出自定义异常 } // 正则验证方法 public static boolean isValidIp(String ip) { return ip != null && IP_PATTERN.matcher(ip).matches(); } } ``` **使用方式**:在Servlet中调用`IpValidator.getValidIp(request)`,返回已验证的合法IP或"unknown"。 **注意事项**: - 内部IP(如`192.168.x.x`)也视为合法,但需根据业务判断是否允许(引用[2]中的`internalIp`方法可扩展此功能)[^2]。 - 对于IPv6,正则表达式已覆盖,但手动检查需调整逻辑(引用[3]的CIDR验证可补充网段处理)[^3]。 --- ### 总结 保证Java中获取的IP合法,关键在于: 1. **正确获取IP**:使用`HttpServletRequest`并处理代理头和回环地址。 2. **严格验证**:优先选用正则表达式(高效),或手动检查(可控性强)。 以上方法基于工业实践(如引用[1]-[5]),能有效防御无效或伪造IP输入。
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