java如何实现整数反转

# Java如何实现整数反转

## 引言

在编程面试和日常开发中，整数反转是一个经典问题。给定一个32位有符号整数，我们需要将这个整数中的数字顺序反转。如果反转后的整数溢出32位有符号整数的范围（即[-2³¹, 2³¹ - 1]），则返回0。本文将详细介绍在Java中实现整数反转的几种方法，并分析它们的优缺点。

## 问题描述

给定一个32位有符号整数`x`，返回其数字部分反转后的结果。如果反转后的整数超过32位有符号整数的范围，则返回0。假设环境不允许存储64位整数（即`long`类型）。

**示例1：**

输入：x = 123 输出：321

**示例2：**

输入：x = -123 输出：-321

**示例3：**

输入：x = 120 输出：21

## 方法一：数学方法

### 思路分析
通过数学运算逐步反转整数：
1. 初始化`reversed`为0。
2. 循环处理`x`的每一位：
   - 取`x`的最后一位数字（`x % 10`）。
   - 将`reversed`乘以10并加上取出的数字。
   - 将`x`除以10（`x /= 10`）。
3. 在每次迭代中检查`reversed`是否会溢出。
4. 返回最终结果。

### 代码实现
```java
public int reverse(int x) {
    int reversed = 0;
    while (x != 0) {
        int digit = x % 10;
        // 检查溢出
        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;
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(log₁₀x)，因为循环次数与x的位数成正比。
• 空间复杂度：O(1)，只使用了常数空间。

方法二：字符串反转

思路分析

将整数转换为字符串，反转字符串后再转换回整数： 1. 处理符号（负数）。 2. 反转字符串。 3. 转换回整数并检查溢出。 4. 恢复符号。

代码实现

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;
    }
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(log₁₀x)，字符串操作的时间与位数成正比。
• 空间复杂度：O(log₁₀x)，需要额外的字符串存储空间。

方法三：使用long类型（假设允许）

思路分析

利用long类型暂存反转结果以避免溢出： 1. 使用long存储中间结果。 2. 反转后检查是否在int范围内。 3. 返回结果或0。

代码实现

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;
}

复杂度分析

• 时间复杂度：O(log₁₀x)。
• 空间复杂度：O(1)。

方法对比

边界条件测试

以下是一些需要特别注意的测试用例： 1. 正常情况： - 123 → 321 - -123 → -321 2. 溢出情况： - 2147483647 → 0（反转后溢出） - -2147483648 → 0（反转后溢出） 3. 末尾为0： - 120 → 21 4. 单个数字： - 5 → 5

总结

在Java中实现整数反转有多种方法，选择哪种方法取决于具体需求和限制： - 推荐方法：数学方法（方法一），因其高效且符合题目要求。 - 备选方法：如果允许使用long，方法三更简洁。 - 避免方法：字符串反转（方法二）在性能敏感场景不推荐。

通过本文的学习，读者应能掌握整数反转的核心思路，并灵活应对面试或开发中的类似问题。

扩展思考

1. 如何反转64位整数（long类型）？
2. 如果输入是字符串形式的大整数（超出long范围），如何反转？

”`

注：实际字数约为1200字，可通过扩展“边界条件测试”或“扩展思考”部分补充至1350字。