【算法攻坚】罗马数字与整数的互转

简介: 【算法攻坚】罗马数字与整数的互转

今天题目



罗马数字包含以下七种字符: I, V, X, L,C,D 和 M。


字符          数值
I             1
V             5
X             10
L             50
C             100
D             500
M             1000

例如, 罗马数字 2 写做 II ,即为两个并列的 1 。12 写做 XII ,即为 X + II 。 27 写做  XXVII, 即为 XX + V + II 。


通常情况下,罗马数字中小的数字在大的数字的右边。但也存在特例,例如 4 不写做 IIII,而是 IV。数字 1 在数字 5 的左边,所表示的数等于大数 5 减小数 1 得到的数值 4 。同样地,数字 9 表示为 IX。这个特殊的规则只适用于以下六种情况:


I(1) 可以放在 V (5) 和 X (10) 的左边,来表示 4 和 9。 X(10) 可以放在 L (50) 和 C (100) 的左边,来表示 40 和 90。 C(100) 可以放在 D (500) 和 M (1000) 的左边,来表示 400 和 900。给定一个罗马数字,将其转换成整数。


示例 1:


输入: s = "III" 输出: 3


示例 2:


输入: s = "IV" 输出: 4


示例 3:


输入: s = "IX" 输出: 9


示例 4:


输入: s = "LVIII" 输出: 58 解释: L = 50, V= 5, III = 3.


示例 5:


输入: s = "MCMXCIV" 输出: 1994 解释: M = 1000, CM = 900, XC = 90, IV = 4.


提示:

1 <= s.length <= 15 s 仅含字符 ('I', 'V', 'X', 'L', 'C', 'D', 'M') 题目数据保证 s 是一个有效的罗马数字,且表示整数在范围 [1, 3999] 内 题目所给测试用例皆符合罗马数字书写规则,不会出现跨位等情况。 IL 和 IM 这样的例子并不符合题目要求,49 应该写作 XLIX,999 应该写作 CMXCIX 。 关于罗马数字的详尽书写规则,可以参考 罗马数字 - Mathematics 。


思路


这道题与上一道有一点类似,本题目解法也是先构造出有限的状态,也就是上一道题整数转罗马数字的反状态


{'I':1, 'V':5, 'X':10, 'L':50, 'C':100, 'D':500, 'M':1000,'IV':4, 'IX':9, 'XL':40, 'XC':90, 'CD':400, 'CM':900}

在判断字符时需要确定往后多判断一位,这样才能确定是不是两个字符组成的数字

为了减少算法复杂度,可以把两位的单独存起来


实现


public static int romanToInt(String roman) {
    Map<String, Integer> data = initData();
    Set<String> doubleStr = initDoubleStr();
    int i= 0, result = 0;
    while(i< roman.length() -1){
        String s = ""+ roman.charAt(i) + roman.charAt(i+1);
        if(doubleStr.contains(s)){
            result+=data.get(s);
            i+=2;
        }else{
            result+=data.get(String.valueOf(roman.charAt(i)));
            i+=1;
        }
    }
    //如果最后一两个都是单字符,需要单独处理
    if(i == roman.length()-1){
        result+=data.get(String.valueOf(roman.charAt(i)));
    }
    return result;
}
private static Set<String> initDoubleStr() {
    Set<String> doubleStr = new HashSet<>();
    doubleStr.add("CM");
    doubleStr.add("CD");
    doubleStr.add("XC");
    doubleStr.add("XL");
    doubleStr.add("IX");
    doubleStr.add("IV");
    return doubleStr;
}
private static Map<String, Integer> initData(){
    Map<String, Integer> int2roman = new HashMap<>();
    int2roman.put("M", 1000);
    int2roman.put("CM", 900);
    int2roman.put("D", 500);
    int2roman.put("CD", 400);
    int2roman.put("C", 100);
    int2roman.put("XC", 90);
    int2roman.put("L", 50);
    int2roman.put("XL", 40);
    int2roman.put("X", 10);
    int2roman.put("IX", 9);
    int2roman.put("V", 5);
    int2roman.put("IV", 4);
    int2roman.put("I", 1);
    return int2roman;
}


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解法二


另外可以观察两个罗马字符组成的数字的规律,

如果两个字符,左边比右边的小,则最终为右边减去左边


I(1) 可以放在 V (5) 和 X (10) 的左边,来表示 4 和 9。
X(10) 可以放在 L (50) 和 C (100) 的左边,来表示 40 和 90。 
C(100) 可以放在 D (500) 和 M (1000) 的左边,来表示 400 和 900。

其他情况,都是数值相加,比如VI = 5+ 1 =6

可以利用这个规律,两两比较


具体实现:


public int romanToInt2(String s) {
    int result = 0;
    Map<String, Integer> data = initData2();
    int preNum = data.get(String.valueOf(s.charAt(0)));
    for(int i = 1;i < s.length(); i ++) {
        int num = data.get(String.valueOf(s.charAt(i)));
        if(preNum < num) {
            result -= preNum;
        } else {
            result += preNum;
        }
        preNum = num;
    }
    result += preNum;
    return result;
}
private static Map<String, Integer> initData2(){
    Map<String, Integer> roman2Int = new HashMap<>();
    roman2Int.put("M", 1000);
    roman2Int.put("D", 500);
    roman2Int.put("C", 100);
    roman2Int.put("L", 50);
    roman2Int.put("X", 10);
    roman2Int.put("V", 5);
    roman2Int.put("I", 1);
    return roman2Int;
}


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