LeetCode题练习与总结：整数转换英文表示--273

一、题目描述

将非负整数 num 转换为其对应的英文表示。

示例 1：

输入：num = 123
输出："One Hundred Twenty Three"

示例 2：

输入：num = 12345
输出："Twelve Thousand Three Hundred Forty Five"

示例 3：

输入：num = 1234567
输出："One Million Two Hundred Thirty Four Thousand Five Hundred Sixty Seven"

提示：

• 0 <= num <= 2^31 - 1

二、解题思路

1. 首先定义小于20的数字和10的倍数的英文表示，因为它们的表示是特殊的（例如，10是"Ten"，11是"Eleven"）。
2. 定义一个方法，用于处理小于1000的数字，因为这个范围内的数字表示有一定的规律性（例如，123是"One Hundred Twenty Three"）。
3. 由于英文数字表示中，每三位数就会有一个单位（例如，“Billion”, “Million”, “Thousand”），我们可以按照每三位一组的方式，将数字拆分成多个小组。
4. 对于每个小组，使用步骤2定义的方法来转换成英文表示，并加上对应的单位。
5. 将所有小组的英文表示拼接起来，得到最终结果。

三、具体代码

class Solution {private static final String[] LESS_THAN_20 = {"", "One", "Two", "Three", "Four", "Five", "Six", "Seven", "Eight", "Nine", "Ten", "Eleven", "Twelve", "Thirteen", "Fourteen", "Fifteen", "Sixteen", "Seventeen", "Eighteen", "Nineteen"};private static final String[] TENS = {"", "Ten", "Twenty", "Thirty", "Forty", "Fifty", "Sixty", "Seventy", "Eighty", "Ninety"};private static final String[] THOUSANDS = {"", "Thousand", "Million", "Billion"};public String numberToWords(int num) {if (num == 0) return "Zero";StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 3, unit = 1000000000; i >= 0; i--, unit /= 1000) {int curNum = num / unit;if (curNum != 0) {num -= curNum * unit;sb.append(helper(curNum)).append(THOUSANDS[i]).append(" ");}}return sb.toString().trim();}private String helper(int num) {if (num == 0) {return "";} else if (num < 20) {return LESS_THAN_20[num] + " ";} else if (num < 100) {return TENS[num / 10] + " " + helper(num % 10);} else {return LESS_THAN_20[num / 100] + " Hundred " + helper(num % 100);}}
}

在这段代码中，numberToWords 方法负责将数字拆分成多个三位数的组，并调用 helper 方法将每个组转换成英文表示。helper 方法则根据数字的大小，递归地将其转换成英文表示。

四、时间复杂度和空间复杂度

1. 时间复杂度

• numberToWords 方法中有一个for循环，该循环会最多执行4次（对应于" Billion", “Million”, “Thousand”, "None"这些单位）。每次循环中，都会调用 helper 方法。
• helper 方法是一个递归方法，但是它的递归深度最多为3（对于小于1000的数字，递归会停在个位数上）。这是因为每次递归都会将数字缩小到原来的1/10或者1/100。
• 因此，helper 方法的调用次数是常数次的（最多3次）。
• 综上所述，时间复杂度是O(1)，即常数时间复杂度。尽管我们有一个循环，但由于循环次数和递归深度都是固定的，因此总体的操作次数是有限的，不随输入数字的大小而变化。

2. 空间复杂度

• LESS_THAN_20, TENS, THOUSANDS 这三个字符串数组占用的空间是固定的，不随输入数字的大小而变化。
• numberToWords 方法中使用了 StringBuilder 来构建结果字符串。在最坏的情况下，即数字接近2^31 - 1时，StringBuilder 的长度可能会达到几十个字符，但这也是一个常数级别的空间。
• helper 方法是递归调用的，每次递归调用都会在调用栈上占用一定的空间。由于递归深度最多为3，因此调用栈的空间占用也是常数级别的。
• 综上所述，空间复杂度是O(1)，即常数空间复杂度。尽管使用了递归，但由于递归深度固定，因此总体的空间占用是有限的，不随输入数字的大小而变化。

五、总结知识点

1. 静态常量数组：LESS_THAN_20, TENS, THOUSANDS 是静态常量数组，用于存储数字的英文表示。它们在类加载时初始化，并在整个程序运行期间保持不变。

2. 递归方法：helper 方法是一个递归方法，它用于将小于1000的数字转换成英文表示。递归方法在解决能够分解成更小相似问题的场景中非常有用。

3. 字符串拼接：在 helper 方法中，字符串是通过 + 运算符拼接的。这是处理字符串常用的方法之一。

4. StringBuilder 类：在 numberToWords 方法中，使用了 StringBuilder 类来构建最终的英文数字表示。StringBuilder 在处理频繁修改字符串的场景中比直接使用字符串拼接更高效。

5. 数学运算：代码中使用了整数除法和取余操作来将数字拆分成不同的部分（如百位、十位、个位）。

6. 循环控制：numberToWords 方法中使用了一个for循环来处理数字的每个千位分组（Billion, Million, Thousand, None）。循环中的 i 变量用来索引 THOUSANDS 数组，而 unit 变量用来确定当前处理的千位分组的大小。

7. 条件语句：在 helper 方法中，使用了if-else语句来根据数字的大小选择不同的处理逻辑。

8. 字符串处理：在返回结果之前，使用了 trim() 方法来移除字符串末尾的空格。

9. 边界条件处理：在 numberToWords 方法开始时，如果输入数字为0，则直接返回 “Zero”，这是对特殊情况的处理。

10. 模块化设计：代码被设计成模块化的，helper 方法负责处理小于1000的数字，而 numberToWords 方法则负责处理更大范围的数字，这种设计使得代码易于理解和维护。

11. 面向对象编程：整个解决方案被封装在一个 Solution 类中，这是一种面向对象编程的实践，有助于代码的组织和重用。

以上就是解决这个问题的详细步骤，希望能够为各位提供启发和帮助。