詳解Java如何實現數值校驗的演演算法

2022-04-06 13:00:55

給定一個字串如何判斷它是否為數值型別？例如：字串+100、5e2、-123、3.1416以及-1E-16都表示數值，為數值型別，但12e、1a3.14、1.2.3、+-5以及12e+5.4都不是。

本文將帶著大家實現這個判斷演演算法，歡迎各位感興趣的開發者閱讀本文。

實現思路

我們先來看一下數值的定義規則：表示數值的字串遵循模式A[.[B]][e|EC]或者.B[e|EC]，其中：

A為數值的整數部分
B緊跟著小數點為數值的小數部分
C緊跟著e或者E為數值的指數部分

在小數裡可能沒有數值的整數部分，例如：小數.123等於0.123。因此A部分不是必須的，如果一個數沒有整數部分，那麼它的小數部分不能為空。

上述A和C都是可能以+或者-開頭的0~9的數位串;B也是0~9的數位串，但前面不能有正負號。我們以字串123.45e+6為例，其中：

123是它的整數部分A
45是它的小數部分B
+6是它的指數部分C

判斷一個字串是否符合上述模式時，首先儘可能多地掃描0~9的數位(有可能起始處有+或者-)，也就是前面模式中表示數值整數的A部分。如果遇到小數點.，則開始掃描表述數值小數部分的B部分。如果遇到e或者E，則開始掃描表示數值指數的C部分。

我們將上面所述整理下，就能列出實現思路了，如下所示：

(1) 在字串後新增結束標誌；

(2) 使用全域性索引遍歷字串；

(3) 設計一個函數用來掃描無符號整數(字串中0～9的數位)，用來判斷數值模式中的B部分；

(4) 設計一個函數用來掃描可以表示正負的+或者-為起始的0~9的數位(類似於一個可能帶正負符號的整數)，用來判斷數值模式中的A和C部分；

(5) 從頭開始掃描字串，跳過首部空格，掃一次全域性索引自增一次：

呼叫掃描有符號整數函數來掃描A部分
如果字串中包含小數點.，則呼叫掃描無符號整數函數來掃描B部分
如果字串中包含E或者e，則呼叫掃描有符號整數函數來掃描C部分

(6) 跳過尾部空格；

(7) 判斷校驗結果是否為true以及全域性索引自增到了結束標識處。

接下來，我們以123.45e+6為例，畫一下上述流程的執行過程，如下所示：

實現程式碼

萬事俱備，接下來，我們來看下程式碼實現。

掃描無符號整數函數的程式碼如下所示：

export class NumericalCheck {
  // 指標索引
  private index = 0;

  // 掃描無符號整數
  private scanUnsignedInteger(str: string): boolean {
    const before = this.index;
    while (str.charAt(this.index) >= "0" && str.charAt(this.index) <= "9") {
      this.index++;
    }
    return this.index > before;
  }
}

掃描有符號整數函數是在無符號的基礎上新增符號的判斷，其如下所示：

// 掃描有符號整數
  private scanInteger(str: string): boolean {
    // 判斷其是否包含正負號
    if (str.charAt(this.index) == "+" || str.charAt(this.index) == "-") {
      this.index++;
    }

    // 掃描無符號整數
    return this.scanUnsignedInteger(str);
  }

最後，從頭到尾遍歷字串，結合上述兩個函數，判斷字串是否為數值，其程式碼如下所示：

public isNumber(numStr: string): boolean {
    if (numStr == null || numStr.length == 0) {
      return false;
    }
    // 新增結束標誌
    numStr = numStr + "|";
    // 跳過首部的空格
    while (numStr.charAt(this.index) == " ") {
      this.index++;
    }

    // 掃描整數部分
    let numeric = this.scanInteger(numStr);

    // 有小數點，處理小數部分
    if (numStr.charAt(this.index) == ".") {
      this.index++;
      // 小數兩邊只要有一邊有數位即可，所以用||
      numeric = this.scanUnsignedInteger(numStr) || numeric;
    }

    // 有e||E，處理指數部分
    if (numStr.charAt(this.index) == "E" || numStr.charAt(this.index) == "e") {
      this.index++;
      // e || E兩邊都要有數位，所以用&&
      numeric = numeric && this.scanInteger(numStr);
    }

    // 跳過尾部空格
    while (numStr.charAt(this.index) == " ") {
      this.index++;
    }
    const checkResult = numeric && numStr.charAt(this.index) == "|";
    // 重置指標索引
    this.index = 0;
    return checkResult;
  }

完整程式碼請移步： NumericalCheck.ts 。

測試用例

接下來，我們舉幾個例子，將其帶入上述程式碼中，看下它能否正確執行，如下所示：

let str = "123.45e+6";
const numericalCheck = new NumericalCheck();
let checkResult = numericalCheck.isNumber(str);
printCheckResult();

str = "  .12e1   ";
checkResult = numericalCheck.isNumber(str);
printCheckResult();

str = "12e";
checkResult = numericalCheck.isNumber(str);
printCheckResult();

str = "1.2.3";
checkResult = numericalCheck.isNumber(str);
printCheckResult();

function printCheckResult() {
  console.log(`字串 ${str}是否為數值校驗結果為：${checkResult}`);
}

執行結果如下所示：

範例程式碼文中所舉程式碼的完整版請移步：

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