【C++算法打怪专栏】8. 字符串转换整数 (atoi)

1. 题目描述

请你来实现一个 myAtoi(string s) 函数，使其能将字符串转换成一个 32 位有符号整数。

处理规则：

前导空格： 读入字符串并丢弃无用的前导空格 ' '。
正负号： 检查下一个字符为 '-' 还是 '+'（若都不存在，默认为正）。
转换数字： 跳过前置零并读取连续数字，直到遇到非数字字符或到达字符串结尾。
范围截断： 若结果超过 32 位有符号整数范围 $INT_MIN,INT_MAX$ $INT\\_MIN, INT\\_MAX$ $INT_MIN,INT_MAX$ （即 $-231,231-1$ $-2\^{31}, 2\^{31} - 1$ $-231,231-1$ ），则截断返回对应的边界值。

2. 核心避坑点分析

编写该题时，容易出现以下几类逻辑错误：

条件判断错误： s[i] != '-' || s[i] != '+' 属于逻辑恒真条件（字符不可能同时是两个不同符号），会导致分支控制失效。
数字字符比较误区： s[i] >= 0 && s[i] <= 9 比较的是 ASCII 码 0~9 的控制字符，正确写法应为 '0' <= s[i] && s[i] <= '9' 或使用 std::isdigit()。
索引越界与跳过： 若初始指针直接从 1 开始，当首字符就是合法数字时会导致漏读第一个数字。
数据溢出问题： 未提前判断累加过程中的数值溢出，可能导致 int 越界产生未定义行为。

3. 解题思路与步骤

采用单指针扫描法，按顺序完成以下三步：

清除前置空格： 使用指针 i 跳过开头的连续空格。
提取符号： 检查当前字符是否为正负号，用变量 sign（1 或 -1）标记正负，同时指针自增。
按位累加并检查溢出：
- 逐位读取数字字符并计算 res = res * 10 + (s[i] - '0')。
- 溢出处理： 在每一步计算后（或累加前）检查 sign * res 是否超出 INT_MAX / INT_MIN 范围，若超出则立即返回边界值。

4. C++ 代码实现

cpp 复制代码

#include <string>
#include <climits>

class Solution {
public:
    int myAtoi(std::string s) {
        int i = 0;
        int n = s.size();

        // 1. 忽略前导空格
        while (i < n && s[i] == ' ') {
            i++;
        }

        // 2. 处理正负号
        int sign = 1;
        if (i < n && (s[i] == '+' || s[i] == '-')) {
            sign = (s[i] == '-') ? -1 : 1;
            i++;
        }

        // 3. 转换数字并实时判断溢出
        long long res = 0; // 使用 long long 防止累加过程中 int 直接溢出
        while (i < n && s[i] >= '0' && s[i] <= '9') {
            int digit = s[i] - '0';
            res = res * 10 + digit;

            // 检查 32 位有符号整数边界
            if (sign * res >= INT_MAX) return INT_MAX;
            if (sign * res <= INT_MIN) return INT_MIN;

            i++;
        }

        return static_cast<int>(sign * res);
    }
};

5. 复杂度分析

时间复杂度： O(N)O(N)O(N)，其中 NNN 是字符串 s 的长度，只需对字符串进行一次单向遍历。
空间复杂度： O(1)O(1)O(1)，仅使用了常数级的额外空间。