【2025刷题笔记】- IPv4地址转换成整数

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IPv4地址转换成整数

问题描述

存在一种虚拟IPv4地址，由4小节组成，每节的范围为0~255，以#号间隔，虚拟IPv4地址可以转换为一个32位的整数。例如：

128#0#255#255，转换为32位整数的结果为2147549183（0x8000FFFF）
1#0#0#0，转换为32位整数的结果为16777216（0x01000000）

现以字符串形式给出一个虚拟IPv4地址，限制第1小节的范围为1128，即每一节范围分别为(1128)#(0255)#(0255)#(0~255)，要求每个IPv4地址只能对应到唯一的整数上。

如果是非法IPv4，返回invalid IP。

输入格式

输入一行，虚拟IPv4地址格式字符串。

输出格式

输出一行，按照要求输出整型或者特定字符。

样例输入

100#101#1#5

1#2#3

样例输出

1684340997

invalid IP

数据范围

输入不能确保是合法的IPv4地址，需要对非法IPv4进行识别，返回特定错误。非法IPv4包括：

空串
含有IP地址中不存在的字符
非合法的#分隔十进制
十进制整数不在合法区间内
含有前导0的整数（如01#2#3#4）

样例	解释说明
样例1	输入100#101#1#5是合法的IPv4地址，转换成整数为1684340997
样例2	输入1#2#3不符合IPv4的格式要求（只有3段而不是4段），所以输出invalid IP

题解

这道题目要求我们将一个特殊格式的IPv4地址（使用#号分隔而不是常规的点分隔）转换为一个32位整数，同时处理各种可能的非法输入情况。

首先明确一下IPv4地址转换为整数的原理：IPv4地址由4个字节组成，将这4个字节按照从左到右的顺序依次放入32位整数的对应位置。例如：

100#101#1#5转换过程如下：

100的十六进制表示为64
101的十六进制表示为65
1的十六进制表示为01
5的十六进制表示为05
将它们连接起来：64650105，转换为十进制就是1684340997

解题思路：

使用分隔符#将输入的IP地址分割成4个部分
检查是否存在非法情况：
- IP地址不是由4部分组成
- 部分包含非数字字符
- 部分包含前导零（如"01"）
- 第一部分的数值不在1~128范围内
- 其他部分的数值不在0~255范围内
如果IP合法，将每个部分转换为16进制字符串，确保每部分占两位（不足前面补0）
将4个部分的16进制字符串连接起来，转换为10进制整数

针对不同的非法情况，我们需要有对应的检查：

对于IP地址部分数量不是4的情况，直接判断分割后的数组长度
对于非数字字符和数值范围的检查，可以通过正则表达式或直接数值比较实现
对于前导零的检查，可以将字符串转为数字后再转回字符串比较，不同则说明有前导零

最终，如果检查通过，计算并返回转换后的整数；如果检查不通过，返回"invalid IP"。

时间复杂度：O(1)，因为IP地址始终是固定长度的。空间复杂度：O(1)，使用的额外空间也是常数级别。

参考代码

Python

import sys
input = lambda:sys.stdin.readline().strip()

# 输入获取
ip_str = input()

# 获取十进制数对应的十六进制字符串（不足两位补0）
def get_hex_str(num):
    hex_val = hex(int(num))[2:]  # 去掉0x前缀
    # 补足前导0，确保是两位
    if len(hex_val) == 1:
        hex_val = "0" + hex_val
    return hex_val

# 检查IP段是否合法
def is_valid(ip_seg, min_val, max_val):
    # 检查是否只包含数字
    if not ip_seg.isdigit():
        return False
    
    # 检查是否有前导0（如"01"）
    num = int(ip_seg)
    if str(num) != ip_seg:
        return False
    
    # 检查是否在有效范围内
    return min_val <= num <= max_val

# 算法实现
def process_ip():
    # 用#分割IP地址
    segments = ip_str.split("#")
    
    # IP必须由4部分组成
    if len(segments) != 4:
        return "invalid IP"
    
    # 检查每个部分是否合法
    if (not is_valid(segments[0], 1, 128) or
        not is_valid(segments[1], 0, 255) or
        not is_valid(segments[2], 0, 255) or
        not is_valid(segments[3], 0, 255)):
        return "invalid IP"
    
    # 将4部分转为16进制并连接
    hex_str = ""
    for i in range(4):
        hex_str += get_hex_str(segments[i])
    
    # 将16进制转为10进制整数
    return str(int(hex_str, 16))

# 输出结果
print(process_ip())