【数据结构与算法】之深入解析“回文数”的求解思路和算法示例

【数据结构与算法】之深入解析“回文数”的求解思路和算法示例

一、题目要求

给你一个整数 x ,如果 x 是一个回文整数,返回 true ;否则,返回 false 。

回文数是指正序(从左向右)和倒序(从右向左)读都是一样的整数。例如,121 是回文,而 123 不是。

示例 1:

输入:x = 121

输出:true

1

2

示例 2:

输入:x = -121

输出:false

解释:从左向右读, 为 -121 。 从右向左读, 为 121- 。因此它不是一个回文数。

1

2

3

示例 3:

输入:x = 10

输出:false

解释:从右向左读, 为 01 。因此它不是一个回文数。

1

2

3

示例 4:

输入:x = -101

输出:false

1

2

提示:-231 <= x <= 231 - 1。

二、求解算法

① 整数转为字符串

最好理解的一种解法就是先将整数转为字符串 ,然后将字符串分割为数组,只需要循环数组的一半长度进行判断对应元素是否相等即可:

Java 示例:

class Solution {

public boolean isPalindrome(int x) {

String reversedStr = (new StringBuilder(x + "")).reverse().toString();

return (x + "").equals(reversedStr);

}

}

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② 数学解法

通过取整和取余操作获取整数中对应的数字进行比较。

举个例子:1221 这个数字:

通过计算 1221 / 1000, 得首位1;

通过计算 1221 % 10, 可得末位 1;

进行比较;

再将 22 取出来继续比较。

Java 示例:

class Solution {

public boolean isPalindrome(int x) {

if (x < 0) return false;

int div = 1;

while (x / div >= 10) div *= 10;

while (x > 0) {

int left = x / div;

int right = x % 10;

if (left != right) return false;

x = (x % div) / 10;

div /= 100;

}

return true;

}

}

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③ 取出后半段数字进行翻转

直观上来看待回文数的话,就感觉像是将数字进行对折后看能否一一对应,所以这个解法的操作就是 取出后半段数字进行翻转。

这里需要注意的一个点就是由于回文数的位数可奇可偶,所以当它的长度是偶数时,它对折过来应该是相等的;当它的长度是奇数时,那么它对折过来后,有一个的长度需要去掉一位数(除以 10 并取整)。

具体做法如下:

每次进行取余操作 ( %10),取出最低的数字:y = x % 10;

将最低的数字加到取出数的末尾:revertNum = revertNum * 10 + y;

每取一个最低位数字,x 都要自除以 10;

判断 x 是不是小于 revertNum ,当它小于的时候,说明数字已经对半或者过半;

最后,判断奇偶数情况:如果是偶数的话,revertNum 和 x 相等;如果是奇数的话,最中间的数字就在revertNum 的最低位上,将它除以 10 以后应该和 x 相等。

Java 示例:

class Solution {

public boolean isPalindrome(int x) {

if (x < 0 || (x % 10 == 0 && x != 0)) return false;

int revertedNumber = 0;

while (x > revertedNumber) {

revertedNumber = revertedNumber * 10 + x % 10;

x /= 10;

}

return x == revertedNumber || x == revertedNumber / 10;

}

}

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④ 反转一半数字(LeetCode 官方解法)

映入脑海的第一个想法是将数字转换为字符串,并检查字符串是否为回文。但是,这需要额外的非常量空间来创建问题描述中所不允许的字符串。

第二个想法是将数字本身反转,然后将反转后的数字与原始数字进行比较,如果它们是相同的,那么这个数字就是回文。

但是,如果反转后的数字大于 int.MAX,将遇到整数溢出问题。

按照第二个想法,为了避免数字反转可能导致的溢出问题,为什么不考虑只反转 int 数字的一半?毕竟,如果该数字是回文,其后半部分反转后应该与原始数字的前半部分相同。例如,输入 1221,我们可以将数字 “1221” 的后半部分从 “21” 反转为 “12”,并将其与前半部分 “12” 进行比较,因为二者相同,我们得知数字 1221 是回文。

首先,应该处理一些临界情况。所有负数都不可能是回文,例如:-123 不是回文,因为 - 不等于 3,所以可以对所有负数返回 false。除了 0 以外,所有个位是 0 的数字不可能是回文,因为最高位不等于 0,所以可以对所有大于 0 且个位是 0 的数字返回 false。

现在,来考虑如何反转后半部分的数字:对于数字 1221,如果执行 1221 % 10,我们将得到最后一位数字 1,要得到倒数第二位数字,我们可以先通过除以 10 把最后一位数字从 1221 中移除,1221 / 10 = 122,再求出上一步结果除以 10 的余数,122 % 10 = 2,就可以得到倒数第二位数字。如果我们把最后一位数字乘以 10,再加上倒数第二位数字,1 * 10 + 2 = 12,就得到了我们想要的反转后的数字。如果继续这个过程,我们将得到更多位数的反转数字。

现在的问题是,我们如何知道反转数字的位数已经达到原始数字位数的一半?由于整个过程我们不断将原始数字除以 10,然后给反转后的数字乘上 10,所以,当原始数字小于或等于反转后的数字时,就意味着我们已经处理了一半位数的数字了。

Java 示例:

class Solution {

public boolean isPalindrome(int x) {

// 特殊情况:

// 如上所述,当 x < 0 时,x 不是回文数。

// 同样地,如果数字的最后一位是 0,为了使该数字为回文,

// 则其第一位数字也应该是 0

// 只有 0 满足这一属性

if (x < 0 || (x % 10 == 0 && x != 0)) {

return false;

}

int revertedNumber = 0;

while (x > revertedNumber) {

revertedNumber = revertedNumber * 10 + x % 10;

x /= 10;

}

// 当数字长度为奇数时,我们可以通过 revertedNumber/10 去除处于中位的数字。

// 例如,当输入为 12321 时,在 while 循环的末尾我们可以得到 x = 12,revertedNumber = 123,

// 由于处于中位的数字不影响回文(它总是与自己相等),所以我们可以简单地将其去除。

return x == revertedNumber || x == revertedNumber / 10;

}

}

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文章来源: blog.csdn.net,作者:Serendipity·y,版权归原作者所有,如需转载,请联系作者。

原文链接:blog.csdn.net/Forever_wj/article/details/122481159

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