多解法详解与边界处理——力扣7.整数反转

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【LeetCode 热题】整数反转 ------ 多解法详解与边界处理

一、题目描述

给定一个 32 位有符号整数 x，将其数字部分进行反转，并返回反转后的整数。

如果反转后超出了 32 位有符号整数的范围 [−2^31, 2^31 − 1]，则返回 0。

注意： 环境不允许存储 64 位整数。

示例

• 输入：123 → 输出：321
• 输入：-123 → 输出：-321
• 输入：120 → 输出：21
• 输入：0 → 输出：0

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二、思路分析

1. 数字逐位反转（核心解法）

• 利用数学运算：不断对 x % 10 取余得到末尾数字，逐位拼接到结果 res 中；

• 每次拼接时，先检查是否会溢出 32 位整数范围：

  • 正数溢出条件：res > Integer.MAX_VALUE / 10 或 res == Integer.MAX_VALUE / 10 && digit > 7
  • 负数溢出条件：res < Integer.MIN_VALUE / 10 或 res == Integer.MIN_VALUE / 10 && digit < -8

• 若即将溢出，直接返回 0。

这是官方推荐的 O(log n) 解法。

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2. 字符串反转法（不推荐但直观）

• 将整数转为字符串；
• 处理负号，反转数字部分；
• 转回整数时检查是否溢出。

虽然简单，但需要额外空间，性能不如逐位反转。

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三、代码实现

方法一：逐位反转（推荐）

class Solution {
    public int reverse(int x) {
        int res = 0;
        while (x != 0) {
            int digit = x % 10;
            x /= 10;
            // 检查是否溢出
            if (res > Integer.MAX_VALUE / 10 || (res == Integer.MAX_VALUE / 10 && digit > 7)) {
                return 0;
            }
            if (res < Integer.MIN_VALUE / 10 || (res == Integer.MIN_VALUE / 10 && digit < -8)) {
                return 0;
            }
            res = res * 10 + digit;
        }
        return res;
    }
}

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方法二：字符串反转法

class Solution {
    public int reverse(int x) {
        String s = Integer.toString(x);
        boolean negative = s.charAt(0) == '-';
        String numStr = negative ? s.substring(1) : s;

        StringBuilder sb = new StringBuilder(numStr);
        sb.reverse();
        String reversed = negative ? "-" + sb.toString() : sb.toString();

        try {
            return Integer.parseInt(reversed);
        } catch (NumberFormatException e) {
            return 0; // 溢出时返回 0
        }
    }
}

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四、复杂度分析

• 方法一（逐位反转）

  • 时间复杂度：O(log |x|)，取决于整数位数。
  • 空间复杂度：O(1)。

• 方法二（字符串反转）

  • 时间复杂度：O(n)，n 为数字位数。
  • 空间复杂度：O(n)，需要额外字符串存储。

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五、总结

• 本题的关键点在于 溢出判断 ，尤其是 res * 10 + digit 之前的检测。
• 逐位反转法 是首选，性能最佳；
• 字符串法 适合理解，但不满足常数额外空间的要求。

在面试中，建议优先写出 逐位反转法，并清晰解释溢出条件。

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