LC 468. 验证IP地址

题目描述

这是 LeetCode 上的 468. 验证IP地址 ，难度为中等。

给定一个字符串 queryIP。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" 。

有效的 IPv4 地址是 “x1.x2.x3.x4” 形式的 IP 地址。其中$ 0 <= x_i <= 255$ 且 $x_i$ 不能包含前导零。

例如: “192.168.1.1” 、 “192.168.1.0” 为有效 IPv4 地址， “192.168.01.1” 为无效 IPv4 地址; “192.168.1.00” 、 “192.168@1.1” 为无效 IPv4 地址。

一个有效的 IPv6 地址是一个格式为 “x1:x2:x3:x4:x5:x6:x7:x8” 的 IP 地址，其中:

$1 <= x_i.length <= 4$
$x_i$ 是一个十六进制字符串，可以包含数字、小写英文字母( 'a' 到 'f' )和大写英文字母( 'A' 到 'F' )。
在 $x_i$ 中允许前导零。

例如 "2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334" 和 "2001:db8:85a3:0:0:8A2E:0370:7334" 是有效的 IPv6 地址，而 "2001:0db8:85a3::8A2E:037j:7334" 和 "02001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334" 是无效的 IPv6 地址。

示例 1：

输入：queryIP = "172.16.254.1"

输出："IPv4"

解释：有效的 IPv4 地址，返回 "IPv4"

示例 2：

输入：queryIP = "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：

输入：queryIP = "256.256.256.256"

输出："Neither"

解释：既不是 IPv4 地址，又不是 IPv6 地址

提示：

queryIP 仅由英文字母，数字，字符 '.' 和 ':' 组成。

模拟

为了方便，我们称合法 IPv4/IPv6 中由 ./: 分割的部分称为 item。

无论是 IPv4 还是 IPv6，我们都只需将连续段的 item 取出，并结合题意判断即可，一个较为简单的方式使用 split 操作来得到所有的 item，考虑到某些语言并不内置 split，这里采取双指针的方式来做。

为方便大家理解，今天将题解文字说明写到注释中。

Java 代码：

class Solution {
    public String validIPAddress(String ip) {
        if (ip.indexOf(".") >= 0 && check4(ip)) return "IPv4";
        if (ip.indexOf(":") >= 0 && check6(ip)) return "IPv6";
        return "Neither";
    }
    boolean check4(String ip) {
        int n = ip.length(), cnt = 0;
        char[] cs = ip.toCharArray();
        for (int i = 0; i < n && cnt <= 3; ) {
            // 找到连续数字段，以 x 存取
            int j = i, x = 0;
            while (j < n && cs[j] >= '0' && cs[j] <= '9' && x <= 255) x = x * 10 + (cs[j++] - '0');
            // 非 item 字符之间没有 item
            if (i == j) return false;
            // 含前导零 或 数值大于 255
            if ((j - i > 1 && cs[i] == '0') || (x > 255)) return false;
            i = j + 1;
            if (j == n) continue;
            // 存在除 . 以外的其他非数字字符
            if (cs[j] != '.') return false;
            cnt++;
        }
        // 恰好存在 3 个不位于两端的 .
        return cnt == 3 && cs[0] != '.' && cs[n - 1] != '.';
    }
    boolean check6(String ip) {
        int n = ip.length(), cnt = 0;
        char[] cs = ip.toCharArray();
        for (int i = 0; i < n && cnt <= 7; ) {
            int j = i;
            while (j < n && ((cs[j] >= 'a' && cs[j] <= 'f') || (cs[j] >= 'A' && cs[j] <= 'F') || (cs[j] >= '0' && cs[j] <= '9'))) j++;
            // 非 item 字符之间没有 item 或 长度超过 4
            if (i == j || j - i > 4) return false;
            i = j + 1;
            if (j == n) continue;
            // 存在除 : 以外的其他非数字字符
            if (cs[j] != ':') return false;
            cnt++;
        }
        // 恰好存在 7 个不位于两段的 :
        return cnt == 7 && cs[0] != ':' && cs[n - 1] != ':';
    }
}

C++ 代码：

class Solution {
public:
    string validIPAddress(string ip) {
        if (ip.find('.') != string::npos && check4(ip)) return "IPv4";
        if (ip.find(':') != string::npos && check6(ip)) return "IPv6";
        return "Neither";
    }
    bool check4(string ip) {
        int n = ip.length(), cnt = 0;
        for (int i = 0; i < n && cnt <= 3; ) {
            int j = i, x = 0;
            while (j < n && isdigit(ip[j]) && x <= 255) x = x * 10 + (ip[j++] - '0');
            if (i == j) return false;
            if ((j - i > 1 && ip[i] == '0') || x > 255) return false;
            i = j + 1;
            if (j == n) continue;
            if (ip[j] != '.') return false;
            cnt++;
        }
        return cnt == 3 && ip[0] != '.' && ip[n - 1] != '.';
    }
    bool check6(string ip) {
        int n = ip.length(), cnt = 0;
        for (int i = 0; i < n && cnt <= 7; ) {
            int j = i;
            while (j < n && (isxdigit(ip[j]) || isdigit(ip[j]))) j++;
            if (i == j || j - i > 4) return false;
            i = j + 1;
            if (j == n) continue;
            if (ip[j] != ':') return false;
            cnt++;
        }
        return cnt == 7 && ip[0] != ':' && ip[n - 1] != ':';
    }
};

Python 代码：

class Solution:
    def validIPAddress(self, ip: str) -> str:
        if '.' in ip and self.check4(ip):
            return "IPv4"
        if ':' in ip and self.check6(ip):
            return "IPv6"
        return "Neither"

    def check4(self, ip: str) -> bool:
        n, cnt, i = len(ip), 0, 0
        while i < n and cnt <= 3:
            j, x = i, 0
            while j < n and '0' <= ip[j] <= '9' and x <= 255:
                x = x * 10 + (ord(ip[j]) - ord('0'))
                j += 1
            if i == j:
                return False
            if (j - i > 1 and ip[i] == '0') or x > 255:
                return False
            i = j + 1
            if j == n:
                continue
            if ip[j] != '.':
                return False
            cnt += 1
        return cnt == 3 and ip[0] != '.' and ip[n - 1] != '.'

    def check6(self, ip: str) -> bool:
        n, cnt, i = len(ip), 0, 0
        while i < n and cnt <= 7:
            j = i
            while j < n and ('a' <= ip[j] <= 'f' or 'A' <= ip[j] <= 'F' or '0' <= ip[j] <= '9'):
                j += 1
            if i == j or j - i > 4:
                return False
            i = j + 1
            if j == n:
                continue
            if ip[j] != ':':
                return False
            cnt += 1
        return cnt == 7 and ip[0] != ':' and ip[n - 1] != ':'

TypeScript 代码：

function validIPAddress(ip: string): string {
    if (ip.includes('.') && check4(ip)) return "IPv4";
    if (ip.includes(':') && check6(ip)) return "IPv6";
    return "Neither";
};
function check4(ip: string): boolean {
    const n = ip.length;
    let cnt = 0;
    for (let i = 0; i < n && cnt <= 3; ) {
        let j = i, x = 0;
        while (j < n && '0' <= ip[j] && ip[j] <= '9' && x <= 255) {
            x = x * 10 + (ip.charCodeAt(j) - '0'.charCodeAt(0));
            j++;
        }
        if (i === j || (j - i > 1 && ip[i] === '0') || x > 255) return false;
        i = j + 1;
        if (j === n) continue;
        if (ip[j] !== '.') return false;
        cnt++;
    }
    return cnt === 3 && ip[0] !== '.' && ip[n - 1] !== '.';
}
function check6(ip: string): boolean {
    const n = ip.length;
    let cnt = 0;
    for (let i = 0; i < n && cnt <= 7; ) {
        let j = i;
        while (j < n && ('a' <= ip[j] && ip[j] <= 'f' || 'A' <= ip[j] && ip[j] <= 'F' || '0' <= ip[j] && ip[j] <= '9')) {
            j++;
        }
        if (i === j || j - i > 4) return false;
        i = j + 1;
        if (j === n) continue;
        if (ip[j] !== ':') return false;
        cnt++;
    }
    return cnt === 7 && ip[0] !== ':' && ip[n - 1] !== ':';
}

时间复杂度：$O(n)$
空间复杂度：使用 toCharArray 操作会产生新数组，复杂度为 $O(n)$，使用 charAt 操作代替复杂度为 $O(1)$

最后

这是我们「刷穿 LeetCode」系列文章的第 No.468 篇，系列开始于 2021/01/01，截止于起始日 LeetCode 上共有 1916 道题目，部分是有锁题，我们将先把所有不带锁的题目刷完。

在这个系列文章里面，除了讲解解题思路以外，还会尽可能给出最为简洁的代码。如果涉及通解还会相应的代码模板。

为了方便各位同学能够电脑上进行调试和提交代码，我建立了相关的仓库：https://github.com/SharingSource/LogicStack-LeetCode 。

在仓库地址里，你可以看到系列文章的题解链接、系列文章的相应代码、LeetCode 原题链接和其他优选题解。

模拟双指针

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