13. 罗马数字转整数

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  可以放在 V (5) 和 X (10) 的左边,来表示 4 和 9。
X 可以放在 L (50) 和 C (100) 的左边,来表示 40 和 90。 
C 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。输入确保在 1 到 3999 的范围内。

示例 1:

输入: "III"
输出: 3

示例 2:

输入: "IV"
输出: 4

示例 3:

输入: "IX"
输出: 9

示例 4:

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

示例 5:

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

 

解法:

思路1:

1、针对题目给出的特定情况(常规 + 特殊),形成哈希字典。

2、针对相邻两个字符属于题目给定的6种特殊情况的处理:

  【可采用while循环累加的方式:利用索引向后截取两个相邻字符串,若存在于字典时,直接输出对应value,同时跳过下一个字符的处理,否则输出当前字符对应value,依次累加】

3、尾数个例特殊情况处理:

  【末尾字符以题目规定的6种特殊情况结尾时,i+1<len(s)的while循环,刚好能覆盖处理,而常规情况,却遗漏了末尾字符的处理,因此需要增加尾数字符的识别处理机制】

4、复杂度分析:

  • 时间复杂度:O(N)。遍历一遍字符串。
  • 空间复杂度:O(1)。未使用多余空间。
 1 class Solution:
 2     def romanToInt(self, s):
 3         s_dict = {'I': 1,'V': 5,'X': 10,'L': 50,'C': 100,'D': 500,'M': 1000,'IV':4,'XL':40,'CD':400,'IX':9,'XC':90,'CM':900}
 4 
 5         s_sum = 0
 6         i = 0
 7         while i+1<len(s):                   # 需要设置成i+1,否则会超出索引界限
 8             if s[i:i+2] in s_dict:
 9                 s_sum += s_dict[s[i:i+2]]
10                 i += 2
11             else:
12                 s_sum += s_dict[s[i]]
13                 i += 1
14                                             # 尾数个例特殊情况处理
15         return s_sum if s[-2:] in s_dict and len(s)>1 else s_sum + s_dict[s[-1]]  
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思路2:

1、针对题目给出的常规情况,形成哈希字典。

2、找出6种特殊情况规律:相邻两个字符,左字符对应value值 < 右字符对应value值,并且,对应数值 = 右字符对应的value - 左字符对应的value。

  【比如:CM = 1000 - 100,XC = 100 - 10,……】

3、遍历每个字符:(左——>右)

  【如果s[i]代表的value值 < s[i+1]代表的value值,就将累加之和 - s[i]代表的value值;否则,将 + s[i]代表的value值】

4、复杂度分析:

  • 时间复杂度:O(N)。遍历一遍字符串。
  • 空间复杂度:O(1)。未使用多余空间。
 1 class Solution:
 2     def romanToInt(self, s):
 3         Roman2Int = {'I':1,'V':5,'X':10,'L':50,'C':100,'D':500,'M':1000}
 4         Int = 0
 5 
 6         for index in range(len(s) - 1):           # 预防 index + 1 超出索引界限
 7             if Roman2Int[s[index]] < Roman2Int[s[index + 1]]:
 8                 Int -= Roman2Int[s[index]]
 9             else:
10                 Int += Roman2Int[s[index]]
11 
12         return Int + Roman2Int[s[-1]]
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思路3:

1、针对题目给出的特定情况(常规 + 特殊),形成哈希字典。(注意:特殊字符串对应的value = 右字符对应的value - 左字符对应的value)

2、遍历每个字符时,判断当前位置和前一个位置的两个字符组成的字符串是否在字典内,若存在,直接记录该字符串对应value,否则记录当前位置字符对应value。

3、复杂度分析:

  • 时间复杂度:O(N)。遍历一遍字符串。
  • 空间复杂度:O(1)。未使用多余空间。 
1 class Solution:
2     def romanToInt(self, s):
3         d = {'I':1, 'IV':3, 'V':5, 'IX':8, 'X':10, 'XL':30, 'L':50, 'XC':80, 'C':100, 'CD':300, 'D':500, 'CM':800, 'M':1000}
4                                      # max函数可防止遍历第一个字符的时候出现 [-1:0]情况
5         return sum(d.get(s[max(i-1, 0):i+1], d[n]) for i, n in enumerate(s))
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