迴文數 int

題目:

判斷一個整數是否是迴文數。迴文數是指正序(從左向右)和倒序(從右向左)讀都是一樣的整數。
你能不將整數轉爲字符串來解決這個問題嗎?

方法一:反轉一半數字

思路

映入腦海的第一個想法是將數字轉換爲字符串,並檢查字符串是否爲迴文。但是,這需要額外的非常量空間來創建問題描述中所不允許的字符串。

第二個想法是將數字本身反轉,然後將反轉後的數字與原始數字進行比較,如果它們是相同的,那麼這個數字就是迴文。
但是,如果反轉後的數字大於 \text{int.MAX}int.MAX,我們將遇到整數溢出問題。

按照第二個想法,爲了避免數字反轉可能導致的溢出問題,爲什麼不考慮只反轉 \text{int}int 數字的一半?畢竟,如果該數字是迴文,其後半部分反轉後應該與原始數字的前半部分相同。

例如,輸入 1221,我們可以將數字 “1221” 的後半部分從 “21” 反轉爲 “12”,並將其與前半部分 “12” 進行比較,因爲二者相同,我們得知數字 1221 是迴文。

算法

首先,我們應該處理一些臨界情況。所有負數都不可能是迴文,例如:-123 不是迴文,因爲 - 不等於 3。所以我們可以對所有負數返回 false。除了 0 以外,所有個位是 0 的數字不可能是迴文,因爲最高位不等於 0。所以我們可以對所有大於 0 且個位是 0 的數字返回 false。

現在,讓我們來考慮如何反轉後半部分的數字。

對於數字 1221,如果執行 1221 % 10,我們將得到最後一位數字 1,要得到倒數第二位數字,我們可以先通過除以 10 把最後一位數字從 1221 中移除,1221 / 10 = 122,再求出上一步結果除以 10 的餘數,122 % 10 = 2,就可以得到倒數第二位數字。如果我們把最後一位數字乘以 10,再加上倒數第二位數字,1 * 10 + 2 = 12,就得到了我們想要的反轉後的數字。如果繼續這個過程,我們將得到更多位數的反轉數字。

現在的問題是,我們如何知道反轉數字的位數已經達到原始數字位數的一半?

由於整個過程我們不斷將原始數字除以 10,然後給反轉後的數字乘上 10,所以,當原始數字小於或等於反轉後的數字時,就意味着我們已經處理了一半位數的數字了。

class Solution {
public:
    bool isPalindrome(int x) {
        // 特殊情況:
        // 如上所述,當 x < 0 時,x 不是迴文數。
        // 同樣地,如果數字的最後一位是 0,爲了使該數字爲迴文,
        // 則其第一位數字也應該是 0
        // 只有 0 滿足這一屬性
        if (x < 0 || (x % 10 == 0 && x != 0)) {
            return false;
        }

        int revertedNumber = 0;
        while (x > revertedNumber) {
            revertedNumber = revertedNumber * 10 + x % 10;
            x /= 10;
        }

        // 當數字長度爲奇數時,我們可以通過 revertedNumber/10 去除處於中位的數字。
        // 例如,當輸入爲 12321 時,在 while 循環的末尾我們可以得到 x = 12,revertedNumber = 123,
        // 由於處於中位的數字不影響迴文(它總是與自己相等),所以我們可以簡單地將其去除。
        return x == revertedNumber || x == revertedNumber / 10;
    }
};
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