【Leetcode-python】8.String to Integer（字符串转化为整数）

本文介绍了如何实现将字符串转换为整数的函数，详细讲解了处理特例的情况，包括空格、符号、数字溢出等问题。通过两种方法实现，一种是逐一检查字符处理边界情况，另一种是利用正则表达式快速匹配并转换。同时给出了多个示例以展示不同输入的处理结果。

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题目：实现一个将字符串转换为整数的函数atoi。

该函数首先丢弃空白字符，直到找到第一个非空白字符。然后，从该字符开始，采用可选的初始加号或减号，后跟尽可能多的数字，并将它们解释为数值。
字符串可以包含在形成整数之后的其他字符，这些字符将被忽略并且对此函数的行为没有影响。
如果str中的第一个非空白字符序列不是有效的整数，或者由于str是空的或者只包含空格字符而不存在这样的序列，则不执行转换。如果无法执行有效转换，则返回零值。
只有空格字符' '被视为空白字符。
假设我们正在处理一个只能在32位有符号整数范围内存储整数的环境：[ - 2^31，2^31 - 1]。如果数值超出表示的值的范围的，INT_MAX（2^31 - 1）或INT_MIN（- 2^31）被返回。

例： Input: "42" Output: 42；
Input: " -42" Output: -42；
Input: "4193 with words" Output: 4193；
Input: "words and 987" Output: 0；（输入字符串第一个非空白字符‘w’不是有效的整数，返回0）
Input: "-91283472332" Output: -2147483648。（输入字符串转化为整数超过范围，输出- 2^31）

方法一：此题主要是需要考虑好多种特例情况，只要有一种没考虑到，就会报错。笔者在调试的过程中出现了好多问题，而且对题目没有了解透彻。开始时笔者使用replace(' ','')替换掉了字符串中的所有空格，就出现了下面的报错。因为中间的空格和其他非数字字符会起到截断整数的作用，即其后面的任意字符不再作为整数的组成部分。于是换成了strip(' ')，只去掉第一个非白字符之前的空白字符。其后需要考虑去除前面空白字符后的字符串长度，长度为0，返回0；长度为1，如果是数字，返回整数，非数字返回0；如果长度>1，需要考虑四种情况：第一非空白字符分别是+，-，数字，其他字符。如果是+或-，后面紧跟数字，就相应返回整数，如果后面紧跟截断字符（非数字字符），就返回0；如果是第一非空白字符是其他字符，也返回0。此外，要考虑溢出情况的输出。代码如下。

class Solution:
    def len1(self,str):
        #除去前面空白字符，字符串长度为1的情况
        if str[0].isdigit():
            return int(str)
        else:
            return 0
    def myAtoi(self, str: str) -> int:
        str=str.strip(' ')
        lenS=len(str)
        if lenS==0: 
            return 0
        if lenS==1:
            r=self.len1(str)
            return r
        if (str[0].isdigit())|(str[0] in ['+','-']):
            later=str[1:]
            #找截断字符，只去截断字符前面的部分组成整数
            for c in later:
                if not c.isdigit():
                    later=later.split(c)[0]
                    break
            if len(later)==0:
                r=self.len1(str[0])
                return r
            elif str[0]=='-':
                r=int(later)*(-1)
            elif str[0]=='+':
                r=int(later)
            else:
                r=int(str[0]+later)
            #考虑整数溢出
            int_min=math.pow(2,31)*(-1)
            int_max=math.pow(2,31)-1
            if r<int_min:
                return int(int_min)
            elif r>int_max:
                return int(int_max)
            else:
                return r
        else:
            #第一个非空白字符不是数字，也不是‘+’，‘-’
            return 0

方法二：翻看讨论区还有使用正则表达式的方法，非常简洁，而且速度快，值得学习。pattern表示匹配的正则表达式，意思是匹配到一个开头有任意个空白字符（包括0个）后面是‘+’或‘-’或‘’，再后面是>=1个数字的字符串。如果匹配到，只需将后面匹配的数字部分转为整数，如果为有‘-’，乘上-1即可。具体模式解释如下：

模式	描述
^	匹配字符串的开头
\s	匹配任意空白字符，等价于 [\t\n\r\f].
*	匹配前面的字符或者子表达式0次或多次
( )	匹配括号内的表达式，也表示一个组
?P<name>	命名一个名字为name的组，匹配规则满足后面的表达式
[...]	用来表示一组字符,单独列出：[amk] 匹配 'a'，'m'或'k'
？	表示前面的内容可有可无
[0-9]	匹配 [0123456789]中的任何一个数字
+	匹配前面的字符或者子表达式1次或多次

代码如下：

class Solution(object):
    def myAtoi(self, str: str) -> int:
        import re
        pattern = r'^\s*(?P<sign>[-\+]?)(?P<number>[0-9]+)'
        m = re.search(pattern, str)
        if m:
            result = int(m.group('number'))
            if m.group('sign') == '-':
                result = -1 * result
            if result < -2 ** 31:
                return -2 ** 31
            if result > 2 ** 31 - 1:
                return 2 ** 31 - 1
            return result
        else:
            return 0