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12. Integer to Roman.md

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12. 整数转罗马数字

罗马数字包含以下七种字符: I, V, X, LCD 和 M

字符          数值
I             1
V             5
X             10
L             50
C             100
D             500
M             1000

例如, 罗马数字 2 写做 II ,即为两个并列的 1。12 写做 XII ,即为 X + II 。 27 写做  XXVII, 即为 XX + V + II 。

通常情况下,罗马数字中小的数字在大的数字的右边。但也存在特例,例如 4 不写做 IIII,而是 IV。数字 1 在数字 5 的左边,所表示的数等于大数 5 减小数 1 得到的数值 4 。同样地,数字 9 表示为 IX。这个特殊的规则只适用于以下六种情况:

  • I 可以放在 V (5) 和 X (10) 的左边,来表示 4 和 9。
  • X 可以放在 L (50) 和 C (100) 的左边,来表示 40 和 90。 
  • C 可以放在 D (500) 和 M (1000) 的左边,来表示 400 和 900。

给定一个整数,将其转为罗马数字。输入确保在 1 到 3999 的范围内。

示例 1:

输入: 3
输出: "III"

示例 2:

输入: 4
输出: "IV"

示例 3:

输入: 9
输出: "IX"

示例 4:

输入: 58
输出: "LVIII"
解释: L = 50, V = 5, III = 3.

示例 5:

输入: 1994
输出: "MCMXCIV"
解释: M = 1000, CM = 900, XC = 90, IV = 4.

解法一(穷举,超时错误):

//时间复杂度O(log10(n)), 空间复杂度O(1)
class Solution {
public:
    string intToRoman(int num) {
        int q;
        string res;
        int divs[7] = {1000, 500, 100, 50, 10, 5, 1};
        char chs[7] = {'M', 'D', 'C', 'L', 'X', 'V', 'I'};
        
        for(int i = 0; i < 7; i += 2) {
            q = num / divs[i];
            if(q == 0) continue;
            
            if(q == 4) res += string(1, chs[i]) + string(1, chs[i - 1]);//因为num小于4000, 所以此处i一定大于0
            else if(q == 9) res += string(1, chs[i]) + string(1, chs[i - 2]);//i大于1, 原因同上
            else if(q < 4) res += string(q, chs[i]);//1 <= q <= 3
            else res += string(1, chs[i - 1]) + string(q % 5, chs[i]);//5 <= q <= 8
            
            num -= q * divs[i];
        }
        return res;
    }
};

解法二:

//时间复杂度O(?), 空间复杂度O(1)
class Solution {
public:
    string intToRoman(int num) {
        vector<string> chs = {"M", "CM", "D", "CD", "C", "XC", "L", "XL", "X", "IX", "V", "IV", "I"};
        int divs[13] = {1000, 900, 500, 400, 100, 90, 50, 40, 10, 9, 5, 4, 1};
        string res;
        
        for(int i = 0; i < 13; i++) {
            while(num >= divs[i]) {
                res += chs[i];
                num -= divs[i];
            }
        }
        return res;
    }
};

解法一:

创建两个辅助数组,divs表示除数,chs表示罗马数字字符,res保存结果字符串。然后依次遍历除数为1000、100、10、1这四种情况。按num除以div分为几种,商q等于4或9时作为单独两类,其余情况分别按情况填上所对应的字符。

解法二:

在评论区找到的更简洁的解法。该解法把divs数组细分了,并且不使用除法,而是使用减法代替。由于数组中包含了4、9的情况,避免了条件判断,代码更加直观。

2019/09/17 17:04