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详解Java如何实现数值校验的算法

2024-04-02 19:55

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给定一个字符串如何判断它是否为数值类型？例如：字符串+100、5e2、-123、3.1416以及-1E-16都表示数值，为数值类型，但12e、1a3.14、1.2.3、+-5以及12e+5.4都不是。

本文将带着大家实现这个判断算法，欢迎各位感兴趣的开发者阅读本文。

实现思路

我们先来看一下数值的定义规则：表示数值的字符串遵循模式A[.[B]][e|EC]或者.B[e|EC]，其中：

A为数值的整数部分
B紧跟着小数点为数值的小数部分
C紧跟着e或者E为数值的指数部分

在小数里可能没有数值的整数部分，例如：小数.123等于0.123。因此A部分不是必须的，如果一个数没有整数部分，那么它的小数部分不能为空。

上述A和C都是可能以+或者-开头的0~9的数位串;B也是0~9的数位串，但前面不能有正负号。我们以字符串123.45e+6为例，其中：

123是它的整数部分A
45是它的小数部分B
+6是它的指数部分C

判断一个字符串是否符合上述模式时，首先尽可能多地扫描0~9的数位(有可能起始处有+或者-)，也就是前面模式中表示数值整数的A部分。如果遇到小数点.，则开始扫描表述数值小数部分的B部分。如果遇到e或者E，则开始扫描表示数值指数的C部分。

我们将上面所述整理下，就能列出实现思路了，如下所示：

(1) 在字符串后添加结束标志；

(2) 使用全局索引遍历字符串；

(3) 设计一个函数用来扫描无符号整数(字符串中0～9的数位)，用来判断数值模式中的B部分；

(4) 设计一个函数用来扫描可以表示正负的+或者-为起始的0~9的数位(类似于一个可能带正负符号的整数)，用来判断数值模式中的A和C部分；

(5) 从头开始扫描字符串，跳过首部空格，扫一次全局索引自增一次：

调用扫描有符号整数函数来扫描A部分
如果字符串中包含小数点.，则调用扫描无符号整数函数来扫描B部分
如果字符串中包含E或者e，则调用扫描有符号整数函数来扫描C部分

(6) 跳过尾部空格；

(7) 判断校验结果是否为true以及全局索引自增到了结束标识处。

接下来，我们以123.45e+6为例，画一下上述流程的执行过程，如下所示：

实现代码

万事俱备，接下来，我们来看下代码实现。

扫描无符号整数函数的代码如下所示：

export class NumericalCheck {
  // 指针索引
  private index = 0;

  // 扫描无符号整数
  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;
  }
}

扫描有符号整数函数是在无符号的基础上添加符号的判断，其如下所示：

// 扫描有符号整数
  private scanInteger(str: string): boolean {
    // 判断其是否包含正负号
    if (str.charAt(this.index) == "+" || str.charAt(this.index) == "-") {
      this.index++;
    }

    // 扫描无符号整数
    return this.scanUnsignedInteger(str);
  }

最后，从头到尾遍历字符串，结合上述两个函数，判断字符串是否为数值，其代码如下所示：

public isNumber(numStr: string): boolean {
    if (numStr == null || numStr.length == 0) {
      return false;
    }
    // 添加结束标志
    numStr = numStr + "|";
    // 跳过首部的空格
    while (numStr.charAt(this.index) == " ") {
      this.index++;
    }

    // 扫描整数部分
    let numeric = this.scanInteger(numStr);

    // 有小数点，处理小数部分
    if (numStr.charAt(this.index) == ".") {
      this.index++;
      // 小数两边只要有一边有数字即可，所以用||
      numeric = this.scanUnsignedInteger(numStr) || numeric;
    }

    // 有e||E，处理指数部分
    if (numStr.charAt(this.index) == "E" || numStr.charAt(this.index) == "e") {
      this.index++;
      // e || E两边都要有数字，所以用&&
      numeric = numeric && this.scanInteger(numStr);
    }

    // 跳过尾部空格
    while (numStr.charAt(this.index) == " ") {
      this.index++;
    }
    const checkResult = numeric && numStr.charAt(this.index) == "|";
    // 重置指针索引
    this.index = 0;
    return checkResult;
  }

完整代码请移步： NumericalCheck.ts 。

测试用例

接下来，我们举几个例子，将其带入上述代码中，看下它能否正确执行，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(`字符串 ${str}是否为数值校验结果为：${checkResult}`);
}

执行结果如下所示：