整数反转

一、问题

将一个 32 位的有符号整数每位上的数字进行反转。

1️⃣示例 1:输入:123输出:321

2️⃣ 示例 2:输入:-123输出:-321

3️⃣示例 3:输入:120输出:21

注意:假设环境只能存储得下 32 位的有符号整数,则其数值范围为 [−2^31, 2^31 − 1]。请根据这个假设,如果反转后整数溢出那么就返回 0。

二、理解

反转整数,用栈?或者把整数变成字符串,再去反转这个字符串?这两种方式是可以,但并不好。实际上只要能拿到这个整数的末尾数字就可以了。以 12345 为例,先拿到 5,再拿到 4,之后是 3,2,1,按这样的顺序就可以反向拼接出一个数字了,也就能达到反转的效果。怎么拿末尾数字呢?取模运算。
  1. 将 12345%10 得到 5,之后将 12345/10
  2. 将 1234%10 得到 4,再将 1234/10
  3. 将 123%10 得到 3,再将 123/10
  4. 将 12%10 得到 2,再将 12/10
  5. 将 1%10 得到 1,再将 1/10

如此,一个循环就搞定了,循环的判断条件是 x>0。但这样不对,因为忽略了负数,循环的判断条件应该是while(x!=0),无论正数还是负数,按照上面不断的/10这样的操作,最后都会变成 0,所以判断终止条件就是 !=0。有了取模和除法操作,对于像 12300 这样的数字,也可以完美的解决掉了。

需要注意的是,题目中:假设环境只能存储得下 32 位的有符号整数,则其数值范围为 [−2^31, 2^31 − 1]。也就是说不能用 long 存储最终结果,而且有些数字可能是合法范围内的数字,但是反转过来就超过范围了。假设有 1147483649 这个数字,它是小于最大的 32 位整数 2147483647 的,但是将这个数字反转过来后就变成了 9463847411,这就比最大的 32 位整数还要大了,这样的数字是没法存到 int 里面的,所以肯定要返回 0(溢出了)。

图中,绿色的是最大 32 位整数。第二排,橘色的是 5,它是大于上面同位置的 4,这就意味着 5 后面跟任何数字,都会比最大 32 为整数都大。所以,到【最大数的 1/10】时,就要开始判断了:

  1. 如果某个数字大于 214748364 那后面就不用再判断了,肯定溢出了。
  2. 如果某个数字等于 214748364 呢,这对应到图中第三、第四、第五排的数字,需要跟最大数的末尾数字比较,如果这个数字比 7 还大,说明溢出了。对于负数也是一样的:

上图中绿色部分是最小的 32 位整数,同样是在【最小数的 1/10】时开始判断:

  1. 如果某个数字小于 -214748364 说明溢出了。
  2. 如果某个数字等于 -214748364,还需要跟最小数的末尾比较,即看它是否小于 8。

三、解答

测试主类:

public static void main(String[] args) {
    int a= 123;
    int b =-123;
    int c = 120;
    Test test = new Test();
    System.out.println(test.reverse(a));
    System.out.println(test.reverse(b));
    System.out.println(test.reverse(c));
}

1️⃣弹出和推入数字 & 溢出前进行检查
可以一次构建反转整数的一位数字。这样做的时候,可以预先检查向原整数附加另一位数字是否会导致溢出。

反转整数的方法可以与反转字符串进行类比。想重复“弹出” X 的最后一位数字,并将它“推入”到 rev 的后面。最后,rev 将与 X 相反。要在没有辅助堆栈/数组的帮助下 “弹出” 和 “推入” 数字,可以使用数学方法。

//pop operation:
pop = x % 10;
x /= 10;

//push operation:
temp = rev * 10 + pop;
rev = temp;
public int reverse(int x) {
    int rev = 0;
    while (x != 0) {
        //每次取末尾数字
        int pop = x % 10;
        x /= 10;
        //判断是否大于最大32位整数
        if (rev > Integer.MAX_VALUE / 10 ||
                (rev == Integer.MAX_VALUE / 10 && pop > 7))
            return 0;
        //判断是否小于最小32位整数
        if (rev < Integer.MIN_VALUE / 10 ||
                (rev == Integer.MIN_VALUE / 10 && pop < -8))
            return 0;
        rev = rev * 10 + pop;
    }
    return rev;
}

7 或 8 是因为最大值 2 的 31 次方是 2147483648,最小值负 2 的 31 次方 -1 是 -2147483647,这两个数值的个位数是 7 和 8。

①时间复杂度:O(log(x)),xx 中大约有 log10X 位数字。
②空间复杂度:O(1)。

2️⃣最简单
public static int reverse(int x) {
    int res = 0;
    while (x != 0) {
        if (res < -214748364 || res > 214748364) {
            return 0;
        }
        res = res * 10 + x % 10;
        x = x / 10;
    }
    return res;
}
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