java如何實現整數反轉

# Java如何實現整數反轉

## 引言

在編程面試和日常開發中，整數反轉是一個經典問題。給定一個32位有符號整數，我們需要將這個整數中的數字順序反轉。如果反轉后的整數溢出32位有符號整數的范圍（即[-231, 231 - 1]），則返回0。本文將詳細介紹在Java中實現整數反轉的幾種方法，并分析它們的優缺點。

## 問題描述

給定一個32位有符號整數`x`，返回其數字部分反轉后的結果。如果反轉后的整數超過32位有符號整數的范圍，則返回0。假設環境不允許存儲64位整數（即`long`類型）。

**示例1：**

輸入：x = 123 輸出：321

**示例2：**

輸入：x = -123 輸出：-321

**示例3：**

輸入：x = 120 輸出：21

## 方法一：數學方法

### 思路分析
通過數學運算逐步反轉整數：
1. 初始化`reversed`為0。
2. 循環處理`x`的每一位：
   - 取`x`的最后一位數字（`x % 10`）。
   - 將`reversed`乘以10并加上取出的數字。
   - 將`x`除以10（`x /= 10`）。
3. 在每次迭代中檢查`reversed`是否會溢出。
4. 返回最終結果。

### 代碼實現
```java
public int reverse(int x) {
    int reversed = 0;
    while (x != 0) {
        int digit = x % 10;
        // 檢查溢出
        if (reversed > Integer.MAX_VALUE / 10 || 
            (reversed == Integer.MAX_VALUE / 10 && digit > 7)) {
            return 0;
        }
        if (reversed < Integer.MIN_VALUE / 10 || 
            (reversed == Integer.MIN_VALUE / 10 && digit < -8)) {
            return 0;
        }
        reversed = reversed * 10 + digit;
        x /= 10;
    }
    return reversed;
}

復雜度分析

• 時間復雜度：O(log??x)，因為循環次數與x的位數成正比。
• 空間復雜度：O(1)，只使用了常數空間。

方法二：字符串反轉

思路分析

將整數轉換為字符串，反轉字符串后再轉換回整數： 1. 處理符號（負數）。 2. 反轉字符串。 3. 轉換回整數并檢查溢出。 4. 恢復符號。

代碼實現

public int reverse(int x) {
    String str = Integer.toString(x);
    boolean isNegative = str.charAt(0) == '-';
    if (isNegative) {
        str = str.substring(1);
    }
    String reversedStr = new StringBuilder(str).reverse().toString();
    try {
        int reversed = Integer.parseInt(reversedStr);
        return isNegative ? -reversed : reversed;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return 0;
    }
}

復雜度分析

• 時間復雜度：O(log??x)，字符串操作的時間與位數成正比。
• 空間復雜度：O(log??x)，需要額外的字符串存儲空間。

方法三：使用long類型（假設允許）

思路分析

利用long類型暫存反轉結果以避免溢出： 1. 使用long存儲中間結果。 2. 反轉后檢查是否在int范圍內。 3. 返回結果或0。

代碼實現

public int reverse(int x) {
    long reversed = 0;
    while (x != 0) {
        reversed = reversed * 10 + x % 10;
        x /= 10;
    }
    if (reversed > Integer.MAX_VALUE || reversed < Integer.MIN_VALUE) {
        return 0;
    }
    return (int) reversed;
}

復雜度分析

• 時間復雜度：O(log??x)。
• 空間復雜度：O(1)。

方法對比

邊界條件測試

以下是一些需要特別注意的測試用例： 1. 正常情況： - 123 → 321 - -123 → -321 2. 溢出情況： - 2147483647 → 0（反轉后溢出） - -2147483648 → 0（反轉后溢出） 3. 末尾為0： - 120 → 21 4. 單個數字： - 5 → 5

總結

在Java中實現整數反轉有多種方法，選擇哪種方法取決于具體需求和限制： - 推薦方法：數學方法（方法一），因其高效且符合題目要求。 - 備選方法：如果允許使用long，方法三更簡潔。 - 避免方法：字符串反轉（方法二）在性能敏感場景不推薦。

通過本文的學習，讀者應能掌握整數反轉的核心思路，并靈活應對面試或開發中的類似問題。

擴展思考

1. 如何反轉64位整數（long類型）？
2. 如果輸入是字符串形式的大整數（超出long范圍），如何反轉？

”`

注：實際字數約為1200字，可通過擴展“邊界條件測試”或“擴展思考”部分補充至1350字。