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题目主要信息：
- IPv4只有十进制数和分割点，其中数字在0-255之间，共4组，且不能有零开头的非零数，不能缺省
- IPv6由8组16进制数组成，会出现a-fA-F，通过冒号分割，不可缺省，可以零开头，或者为一个单独零，每组最多4位。
举一反三：
学会了本题的思路，你将可以解决类似的字符串问题：
BM83. 字符串变形
BM84. 最长公共前缀
方法一：分割字符串比较法（推荐使用）
思路：
我们可以先对IP字符串进行分割，然后依次判断每个分割是否符合要求。
具体做法：
- step 1：写一个split函数（或者内置函数）。
- step 2：遍历IP字符串，遇到.或者:将其分开储存在一个数组中。
- step 3：遍历数组，对于IPv4，需要依次验证分组为4，分割不能缺省，没有前缀0或者其他字符，数字在0-255范围内。
- step 4：对于IPv6，需要依次验证分组为8，分割不能缺省，每组不能超过4位，不能出现除数字小大写a-f以外的字符。
图示：
java代码实现:
import java.util.*;
public class Solution {boolean isIPv4 (String IP) {if(IP.indexOf('.') == -1){return false;}String[] s = IP.split("\\."); //IPv4必定为4组if(s.length != 4) return false;for(int i = 0; i < s.length; i++){//不可缺省，有一个分割为零，说明两个点相连if(s[i].length() == 0) return false;//比较数字位数及不为零时不能有前缀零if(s[i].length() < 0 || s[i].length() > 3 || (s[i].charAt(0)=='0' && s[i].length() != 1)) return false;int num = 0;//遍历每个分割字符串，必须为数字for(int j = 0; j < s[i].length(); j++){ char c = s[i].charAt(j);if (c < '0' || c > '9') return false;//转化为数字比较，0-255之间num = num * 10 + (int)(c - '0'); if(num < 0 || num > 255) return false;}} return true;}boolean isIPv6 (String IP) {if (IP.indexOf(':') == -1) {return false;}String[] s = IP.split(":",-1);//IPv6必定为8组if(s.length != 8){ return false;}for(int i = 0; i < s.length; i++){ //每个分割不能缺省，不能超过4位if(s[i].length() == 0 || s[i].length() > 4){ return false; }for(int j = 0; j < s[i].length(); j++){//不能出现a-fA-F以外的大小写字符char c = s[i].charAt(j);boolean expr = (c >= '0' && c <= '9') || (c >= 'a' && c <= 'f') || (c >= 'A' && c <= 'F') ;if(!expr){return false;}}}return true;}String solve(String IP) {if(isIPv4(IP))return "IPv4";else if(isIPv6(IP))return "IPv6";return "Neither";}
}
c++代码实现:
class Solution {
public://将字符串从.或者:分割开vector<string> split(string s, string spliter) { vector<string> res;int i;//遍历字符串查找spliterwhile((i = s.find(spliter)) && i != s.npos){ //将分割的部分加入vector中res.push_back(s.substr(0, i)); s = s.substr(i + 1);}res.push_back(s);return res;}bool isIPv4 (string IP) {vector<string> s = split(IP, "."); //IPv4必定为4组if(s.size() != 4) return false;for(int i = 0; i < s.size(); i++){//不可缺省，有一个分割为零，说明两个点相连if (s[i].size() == 0) return false;//比较数字位数及不为零时不能有前缀零if (s[i].size() < 0 || s[i].size() > 3 || (s[i][0]=='0' && s[i].size() != 1)) return false;//遍历每个分割字符串，必须为数字for (int j = 0; j < s[i].size(); j++) if (!isdigit(s[i][j])) return false;//转化为数字比较，0-255之间int num = stoi(s[i]); if (num < 0 || num > 255) return false;} return true;}bool isIPv6 (string IP) {vector<string> s = split(IP, ":");//IPv6必定为8组if(s.size() != 8) return false;for(int i = 0; i < s.size(); i++){ //每个分割不能缺省，不能超过4位if(s[i].size() == 0 || s[i].size() > 4) return false; for(int j = 0; j < s[i].size(); j++){//不能出现a-fA-F以外的大小写字符if(!(isdigit(s[i][j]) || (s[i][j] >= 'a' && s[i][j] <= 'f') || (s[i][j] >= 'A' && s[i][j] <= 'F')))return false;}}return true;}string solve(string IP) {if(IP.size() == 0)return "Neither";if(isIPv4(IP))return "IPv4";else if(isIPv6(IP))return "IPv6";return "Neither";}
};
Python实现代码：
class Solution:def isIPv4 (self, IP:str):s = IP.split('.') #IPv4必定为4组if len(s)!= 4: return Falsefor i in range(len(s)):#不可缺省，有一个分割为零，说明两个点相连if len(s[i])==0: return False#比较数字位数及不为零时不能有前缀零if len(s[i]) < 0 or len(s[i]) > 3 or (s[i][0]=='0' and len(s[i]) != 1):return False#遍历每个分割字符串，必须为数字for j in range(len(s[i])): if s[i][j]<'0' or s[i][j]>'9':return False#转化为数字比较，0-255之间num = int(s[i]) if num < 0 or num > 255:return Falsereturn Truedef isIPv6 (self, IP:str):s = IP.split(':') #IPv6必定为8组if len(s) != 8: return Falsefor i in range(len(s)):#每个分割不能缺省，不能超过4位if len(s[i]) == 0 or len(s[i]) > 4: return Falsefor j in range(len(s[i])):#不能出现a-fA-F以外的大小写字符if not (s[i][j].isdigit() or s[i][j] >= 'a' and s[i][j] <= 'f' or s[i][j] >='A' and s[i][j] <= 'F'):return Falsereturn Truedef solve(self , IP: str) -> str:if len(IP) == 0:return "Neither"if Solution.isIPv4(self, IP):return "IPv4"elif Solution.isIPv6(self, IP):return "IPv6"return "Neither"
复杂度分析：
- 时间复杂度：\(O(n)\)，n为字符串IP的长度，判断部分只遍历4组或者8组，但是分割字符串需要遍历全部
- 空间复杂度：\(O(1)\)，储存分割字符串的临时空间为常数4或者8
方法二：正则表达式（扩展思路）
思路：
IP地址是有规律可言的：IPv4用了4个0-255的数字，用点隔开，IPv6用了4位十六进制的数字，用冒号隔开，共8组，这都可以直接用正则表达式来表示。
具体做法：
- step 1：IPv4的正则表达式限制数字在0-255，且没有前缀0，用3个点隔开共4组。
- step 2：IPv6的正则表达式限制出现8组，0-9a-fA-F的数，个数必须是1-4个，用冒号隔开。
- step 3：调用函数依次比较给定字符串与模板串之间是否匹配，匹配哪一个就属于哪一种IP地址，否则都不是。
Java代码实现:
import java.util.regex.Pattern;
public class Solution {String solve(String IP) {//正则表达式限制0-255 且没有前缀0 四组齐全String ipv4="(([0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\\.){3}([0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])";Pattern ipv4_pattern = Pattern.compile(ipv4);//正则表达式限制出现8组，0-9a-fA-F的数，个数必须是1-4个String ipv6="([0-9a-fA-F]{1,4}\\:){7}[0-9a-fA-F]{1,4}";Pattern ipv6_pattern = Pattern.compile(ipv6);//调用正则匹配函数if (ipv4_pattern.matcher(IP).matches()) return "IPv4";else if (ipv6_pattern.matcher(IP).matches()) return "IPv6";else return "Neither";}
}
C++代码实现:
//必须加正则表达式的库
#include <regex>
class Solution {
public:string solve(string IP) {//正则表达式限制0-255 且没有前缀0 四组齐全regex ipv4("(([0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\\.){3}([0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])");//正则表达式限制出现8组，0-9a-fA-F的数，个数必须是1-4个regex ipv6("([0-9a-fA-F]{1,4}\\:){7}[0-9a-fA-F]{1,4}");//调用正则匹配函数if (regex_match(IP, ipv4)) return "IPv4";else if (regex_match(IP, ipv6)) return "IPv6";else return "Neither";}
};
Python实现代码：
import re
class Solution:def solve(self , IP: str) -> str:#正则表达式限制0-255 且没有前缀0 四组齐全ipv4 = "(([0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])\.){3}([0-9]|[1-9][0-9]|1[0-9][0-9]|2[0-4][0-9]|25[0-5])"#正则表达式限制出现8组，0-9a-fA-F的数，个数必须是1-4个ipv6 = "([0-9a-fA-F]{1,4}\:){7}([0-9a-fA-F]{1,4})$"ipv4 = re.compile(ipv4)ipv6 = re.compile(ipv6)#调用正则匹配函数if ipv4.match(IP): return "IPv4"elif ipv6.match(IP):return "IPv6"else:return "Neither"
复杂度分析：
- 时间复杂度：\(O(n)\)，regex_match函数默认\(O(n)\)
- 空间复杂度：\(O(1)\)，没有使用额外空间
