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LeetCode 405 - 数字转换为十六进制数

news 2025/10/24 10:39:46

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文章目录

- 摘要
- 描述
- - 示例 1
  - 示例 2
- 题解答案
- 题解代码分析
- - 代码解析
- 示例测试及结果
- 时间复杂度
- 空间复杂度
- 总结

摘要

十六进制表示在我们日常开发中其实非常常见——不论是颜色代码（如 #ff6600）、内存地址、还是底层字节序列的可读展示，十六进制都是一种简洁高效的数值表达方式。

这道题要求我们手动实现一个整数到十六进制字符串的转换过程，不能直接调用语言自带的格式化函数。听起来像是“造轮子”，但其实这是一个非常实用的底层练习，有助于理解位运算、补码表示和数据编码。

描述

题目要求：
给定一个整数 num，返回它的十六进制字符串表示。
结果必须全部为小写字母，且没有前导零（除了数值为 0 的情况）。

另外一个细节是：
对于负数，我们需要按照 32 位补码（two’s complement） 的形式来表示结果。

示例 1

输入: num = 26
输出: "1a"

示例 2

输入: num = -1
输出: "ffffffff"

题解答案

这类题的核心是掌握整数与二进制、十六进制之间的转换关系。

我们知道：

十六进制的每一位可以由 4 个二进制位表示；
因此，一个 32 位整数刚好对应 8 个十六进制字符；
我们可以通过 按位与（&）操作 每次取出低 4 位，然后右移 4 位来逐步构造结果字符串。

算法流程如下：

如果 num 为 0，直接返回 "0"。
定义一个字符映射表 "0123456789abcdef"。
对 num 做 8 次循环：
- 取出低 4 位 (num & 0xf)；
- 对应映射表取出字符；
- 将字符拼接在结果字符串前面；
- 右移 4 位；
- 如果 num 变为 0，可以提前结束。
对于负数，由于 Swift 的整数是有符号的，我们用 UInt32(bitPattern: Int32(num)) 将其按位 reinterpret 成无符号数，这样负数会变成它的补码形式。

题解代码分析

下面是完整可运行的 Swift 代码

import Foundationclass Solution {func toHex(_ num: Int) -> String {// 如果输入是 0，直接返回 "0"if num == 0 {return "0"}// 十六进制字符映射表let hexMap = Array("0123456789abcdef")// 使用 UInt32 重新解释 Int32 的位模式，处理负数补码var n = UInt32(bitPattern: Int32(num))var result = ""// 最多 8 位（32 bit ÷ 4 bit）while n != 0 {let index = Int(n & 0xf)  // 取出最低 4 位result = String(hexMap[index]) + resultn >>= 4                   // 右移 4 位}return result}
}// 示例调用
let solution = Solution()
print(solution.toHex(26))   // 输出: "1a"
print(solution.toHex(-1))   // 输出: "ffffffff"
print(solution.toHex(0))    // 输出: "0"

代码解析

逐行解释一下关键逻辑：

if num == 0：边界情况，必须单独处理。
UInt32(bitPattern: Int32(num))：
- Swift 中 Int 是有符号的；
- 通过这种方式，可以把负数的二进制补码“按位”解读成无符号值；
- 比如 -1 会变成 0xffffffff。
n & 0xf：每次取出最低 4 位（即 1 个十六进制位）。
n >>= 4：右移 4 位，相当于去掉刚刚处理过的低位。
字符串拼接：由于我们从低位开始取，所以要把新字符拼到结果字符串前面。

示例测试及结果

我们来测试几组不同的输入值：

print(solution.toHex(26))   // 期望: "1a"
print(solution.toHex(0))    // 期望: "0"
print(solution.toHex(255))  // 期望: "ff"
print(solution.toHex(-1))   // 期望: "ffffffff"
print(solution.toHex(305419896)) // 期望: "12345678"