Leetcode468. 验证IP地址

题目描述

编写一个函数来验证输入的字符串是否是有效的 IPv4 或 IPv6 地址。

  • 如果是有效的 IPv4 地址，返回 "IPv4" ；
  • 如果是有效的 IPv6 地址，返回 "IPv6" ；
  • 如果不是上述类型的 IP 地址，返回 "Neither" 。

IPv4 地址由十进制数和点来表示，每个地址包含 4 个十进制数，其范围为 0 - 255， 用(“.”)分割。比如，172.16.254.1；

同时，IPv4 地址内的数不会以 0 开头。比如，地址 172.16.254.01 是不合法的。

IPv6 地址由 8 组 16 进制的数字来表示，每组表示 16 比特。这些组数字通过 (“:”)分割。比如, 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 是一个有效的地址。而且，我们可以加入一些以 0 开头的数字，字母可以使用大写，也可以是小写。所以， 2001:db8:85a3:0:0:8A2E:0370:7334 也是一个有效的 IPv6 address地址 (即，忽略 0 开头，忽略大小写)。

然而，我们不能因为某个组的值为 0，而使用一个空的组，以至于出现 (::) 的情况。 比如， 2001:0db8:85a3::8A2E:0370:7334 是无效的 IPv6 地址。

同时，在 IPv6 地址中，多余的 0 也是不被允许的。比如， 02001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 是无效的。

示例 1：

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输入：IP = "172.16.254.1"
输出："IPv4"
解释：有效的 IPv4 地址，返回 "IPv4"

示例 2：

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输入：IP = "2001:0db8:85a3:0:0:8A2E:0370:7334"
输出："IPv6"
解释：有效的 IPv6 地址，返回 "IPv6"

示例 3：

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输入：IP = "256.256.256.256"
输出："Neither"
解释：既不是 IPv4 地址，又不是 IPv6 地址

示例 4：

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输入：IP = "2001:0db8:85a3:0:0:8A2E:0370:7334:"
输出："Neither"

示例 5：

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输入：IP = "1e1.4.5.6"
输出："Neither"

提示：

  • IP 仅由英文字母，数字，字符 '.' 和 ':' 组成。

解题思路

这道题思路上来说没有什么难的，主要在于corner case的处理。也就是说，磨时间总是能磨出来的。

总体的解题思路是，将IP按照IPv4或者IPv6的格式分割，将分割成的每个小段用一个数组去存。然后对数组中的每一个元素去进行判断。

为了可读性，将整体划分为分割字符串的函数split，验证是否为IPv4的函数validIPV4Address和验证是否为IPv6的函数validIPV6Address。

其中validIPV4Address中对每一个元素的判断条件是：

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e == "" || (e.at(0) == '0' && e.size() > 1) || e < "0" || e > "255" || e.size() > 3

如果满足上述条件，那么一定不是IPv4。

其中validIPV6Address对每一个元素的判断条件是：

1
e == "" || e.size() > 4 || e < "0" || e > "ffff"

如果满足上述条件，那么一定不是IPv6。

需要注意的是：

  • 在分割字符串的时候，要对..或者::这种形式的字符串进行处理的时候要在数组中加入元素""，方便判断；
  • 由于IPv6中不区分大小写，为了方便后续的判断，直接把其中的大写字母全部转换成小写字母去进行判断；

详细细节见参考代码。

参考代码

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vector<string> split(const string &str, const char pattern)
{
    vector<string> res;
    stringstream input(str);   //读取str到字符串流中
    string temp;
    //使用getline函数从字符串流中读取,遇到分隔符时停止,和从cin中读取类似
    //注意,getline默认是可以读取空格的
    while(getline(input, temp, pattern))
    {
        res.push_back(temp);
    }
    if(str[str.size()-1] == pattern){
        res.emplace_back("");
    }
    return res;
}

bool validIPV4Address(vector<string>& IPV4seg){
    if(IPV4seg.size() != 4){
        return false;
    }

    for(auto &e : IPV4seg){
        if(e == "" || (e.at(0) == '0' && e.size() > 1) || e < "0" || e > "255" || e.size() > 3){
            return false;
        }
    }
    return true;
}

bool validIPV6Address(vector<string>& IPV6seg){
    if(IPV6seg.size() != 8){
        return false;
    }

    for(auto &e : IPV6seg){
        if(e == "" || e.size() > 4 || e < "0" || e > "ffff"){
            cout << (e < "0") << " " <<(e > "ffff") << endl;
            cout << e << endl;
            return false;
        }
    }
    return true;
}

string validIPAddress(string IP){
    if(IP == "") return "Neither";

    vector<string>IPV4seg;
    IPV4seg = split(IP,  '.');
    if(validIPV4Address(IPV4seg)){
        return "IPv4";
    }

    for(auto &e : IP){
        if(e >= 'A' && e <= 'Z'){
            e += 32;
        }
    }
    vector<string>IPV6seg;
    IPV6seg = split(IP,  ':');
    if(validIPV6Address(IPV6seg)){
        return "IPv6";
    }

    return "Neither";
}

复杂度分析

时间复杂度为：O(n)O(n)

空间复杂度为：O(n)O(n)