0468-验证IP地址

Raphael Liu Lv10
  2023-09-13 00:47:26 2023-09-13 00:47:26 Created   2023-09-13 15:35:39 2023-09-13 15:35:39 Updated    

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 <= xi <= 255 且 xi 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 <= xi.length <= 4
  • xi 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 xi 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。

方法一：依次判断

思路与算法

我们首先查找给定的字符串 queryIP 中是否包含符号 `.’。如果包含，那么我们需要判断其是否为 IPv4 地址；如果不包含，我们则判断其是否为 IPv6 地址。

对于 IPv4 地址而言，它包含 $4$ 个部分，用 .' 隔开。因此我们可以存储相邻两个 .’ 出现的位置 last 和 cur（当考虑首个部分时，last}=-1$；当考虑最后一个部分时，cur}=n$，其中 $n$ 是字符串的长度），那么子串 queryIP}[\textit{last}+1..\textit{cur}-1]$ 就对应着一个部分。我们需要判断：

  • 它的长度是否在 $[1, 3]$ 之间（虽然这一步没有显式要求，但提前判断可以防止后续计算值时 $32$ 位整数无法表示的情况）；

  • 它是否只包含数字；

  • 它的值是否在 $[0, 255]$ 之间；

  • 它是否不包含前导零。具体地，如果它的值为 $0$，那么该部分只能包含一个 $0$，即 $(\textit{cur}-1) - (\textit{last}+1) + 1 = 1$；如果它的值不为 $0$，那么该部分的第一个数字不能为 $0$，即 queryIP}[\textit{last}+1]$ 不为 $0$。

对于 IPv6 地址而言，它包含 $8$ 个部分，用 :' 隔开。同样地，我们可以存储相邻两个 :’ 出现的位置 last 和 cur，那么子串 queryIP}[\textit{last}+1..\textit{cur}-1]$ 就对应着一个部分。我们需要判断：

  • 它的长度是否在 $[1, 4]$ 之间；

  • 它是否只包含数字，或者 a-f，或者 A-F；

除了上述情况以外，如果我们无法找到对应数量的部分，那么给定的字符串也不是一个有效的 IP 地址。

代码

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class Solution {
public:
    string validIPAddress(string queryIP) {
        if (queryIP.find('.') != string::npos) {
            // IPv4
            int last = -1;
            for (int i = 0; i < 4; ++i) {
                int cur = (i == 3 ? queryIP.size() : queryIP.find('.', last + 1));
                if (cur == string::npos) {
                    return "Neither";
                }
                if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 3) {
                    return "Neither";
                }
                int addr = 0;
                for (int j = last + 1; j < cur; ++j) {
                    if (!isdigit(queryIP[j])) {
                        return "Neither";
                    }
                    addr = addr * 10 + (queryIP[j] - '0');
                }
                if (addr > 255) {
                    return "Neither";
                }
                if (addr > 0 && queryIP[last + 1] == '0') {
                    return "Neither";
                }
                if (addr == 0 && cur - last - 1 > 1) {
                    return "Neither";
                }
                last = cur;
            }
            return "IPv4";
        }
        else {
            // IPv6
            int last = -1;
            for (int i = 0; i < 8; ++i) {
                int cur = (i == 7 ? queryIP.size() : queryIP.find(':', last + 1));
                if (cur == string::npos) {
                    return "Neither";
                }
                if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 4) {
                    return "Neither";
                }
                for (int j = last + 1; j < cur; ++j) {
                    if (!isdigit(queryIP[j]) && !('a' <= tolower(queryIP[j]) && tolower(queryIP[j]) <= 'f')) {
                        return "Neither";
                    }
                }
                last = cur;
            }
            return "IPv6";
        }
    }
};
[sol1-Java]
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class Solution {
    public String validIPAddress(String queryIP) {
        if (queryIP.indexOf('.') >= 0) {
            // IPv4
            int last = -1;
            for (int i = 0; i < 4; ++i) {
                int cur = (i == 3 ? queryIP.length() : queryIP.indexOf('.', last + 1));
                if (cur < 0) {
                    return "Neither";
                }
                if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 3) {
                    return "Neither";
                }
                int addr = 0;
                for (int j = last + 1; j < cur; ++j) {
                    if (!Character.isDigit(queryIP.charAt(j))) {
                        return "Neither";
                    }
                    addr = addr * 10 + (queryIP.charAt(j) - '0');
                }
                if (addr > 255) {
                    return "Neither";
                }
                if (addr > 0 && queryIP.charAt(last + 1) == '0') {
                    return "Neither";
                }
                if (addr == 0 && cur - last - 1 > 1) {
                    return "Neither";
                }
                last = cur;
            }
            return "IPv4";
        } else {
            // IPv6
            int last = -1;
            for (int i = 0; i < 8; ++i) {
                int cur = (i == 7 ? queryIP.length() : queryIP.indexOf(':', last + 1));
                if (cur < 0) {
                    return "Neither";
                }
                if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 4) {
                    return "Neither";
                }
                for (int j = last + 1; j < cur; ++j) {
                    if (!Character.isDigit(queryIP.charAt(j)) && !('a' <= Character.toLowerCase(queryIP.charAt(j)) && Character.toLowerCase(queryIP.charAt(j)) <= 'f')) {
                        return "Neither";
                    }
                }
                last = cur;
            }
            return "IPv6";
        }
    }
}
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public class Solution {
    public string ValidIPAddress(string queryIP) {
        if (queryIP.IndexOf('.') >= 0) {
            // IPv4
            int last = -1;
            for (int i = 0; i < 4; ++i) {
                int cur = (i == 3 ? queryIP.Length : queryIP.IndexOf('.', last + 1));
                if (cur < 0) {
                    return "Neither";
                }
                if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 3) {
                    return "Neither";
                }
                int addr = 0;
                for (int j = last + 1; j < cur; ++j) {
                    if (!char.IsDigit(queryIP[j])) {
                        return "Neither";
                    }
                    addr = addr * 10 + (queryIP[j] - '0');
                }
                if (addr > 255) {
                    return "Neither";
                }
                if (addr > 0 && queryIP[last + 1] == '0') {
                    return "Neither";
                }
                if (addr == 0 && cur - last - 1 > 1) {
                    return "Neither";
                }
                last = cur;
            }
            return "IPv4";
        } else {
            // IPv6
            int last = -1;
            for (int i = 0; i < 8; ++i) {
                int cur = (i == 7 ? queryIP.Length : queryIP.IndexOf(':', last + 1));
                if (cur < 0) {
                    return "Neither";
                }
                if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 4) {
                    return "Neither";
                }
                for (int j = last + 1; j < cur; ++j) {
                    if (!char.IsDigit(queryIP[j]) && !('a' <= char.ToLower(queryIP[j]) && char.ToLower(queryIP[j]) <= 'f')) {
                        return "Neither";
                    }
                }
                last = cur;
            }
            return "IPv6";
        }
    }
}
[sol1-Python3]
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class Solution:
    def validIPAddress(self, queryIP: str) -> str:
        if queryIP.find(".") != -1:
            # IPv4
            last = -1
            for i in range(4):
                cur = (len(queryIP) if i == 3 else queryIP.find(".", last + 1))
                if cur == -1:
                    return "Neither"
                if not 1 <= cur - last - 1 <= 3:
                    return "Neither"
                
                addr = 0
                for j in range(last + 1, cur):
                    if not queryIP[j].isdigit():
                        return "Neither"
                    addr = addr * 10 + int(queryIP[j])
                
                if addr > 255:
                    return "Neither"
                if addr > 0 and queryIP[last + 1] == "0":
                    return "Neither"
                if addr == 0 and cur - last - 1 > 1:
                    return "Neither"
                
                last = cur
            
            return "IPv4"
        else:
            # IPv6
            last = -1
            for i in range(8):
                cur = (len(queryIP) if i == 7 else queryIP.find(":", last + 1))
                if cur == -1:
                    return "Neither"
                if not 1 <= cur - last - 1 <= 4:
                    return "Neither"

                for j in range(last + 1, cur):
                    if not queryIP[j].isdigit() and not("a" <= queryIP[j].lower() <= "f"):
                        return "Neither"
                
                last = cur
            
            return "IPv6"
[sol1-C]
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char * validIPAddress(char * queryIP) {
    int len = strlen(queryIP);
    if (strchr(queryIP, '.')) {
        // IPv4
        int last = -1;
        for (int i = 0; i < 4; ++i) {
            int cur = -1;
            if (i == 3) {
                cur = len;
            } else {
                char * p = strchr(queryIP + last + 1, '.');
                if (p) {
                    cur = p - queryIP;
                }
            }
            if (cur < 0) {
                return "Neither";
            }
            if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 3) {
                return "Neither";
            }
            int addr = 0;
            for (int j = last + 1; j < cur; ++j) {
                if (!isdigit(queryIP[j])) {
                    return "Neither";
                }
                addr = addr * 10 + (queryIP[j] - '0');
            }
            if (addr > 255) {
                return "Neither";
            }
            if (addr > 0 && queryIP[last + 1] == '0') {
                return "Neither";
            }
            if (addr == 0 && cur - last - 1 > 1) {
                return "Neither";
            }
            last = cur;
        }
        return "IPv4";
    }
    else {
        // IPv6
        int last = -1;
        for (int i = 0; i < 8; ++i) {
            int cur = -1;
            if (i == 7) {
                cur = len;
            } else {
                char * p = strchr(queryIP + last + 1, ':');
                if (p) {
                    cur = p - queryIP;
                }
            }
            if (cur < 0) {
                return "Neither";
            }
            if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 4) {
                return "Neither";
            }
            for (int j = last + 1; j < cur; ++j) {
                if (!isdigit(queryIP[j]) && !('a' <= tolower(queryIP[j]) && tolower(queryIP[j]) <= 'f')) {
                    return "Neither";
                }
            }
            last = cur;
        }
        return "IPv6";
    }
}
[sol1-JavaScript]
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var validIPAddress = function(queryIP) {
    if (queryIP.indexOf('.') >= 0) {
        // IPv4
        let last = -1;
        for (let i = 0; i < 4; ++i) {
            const cur = (i === 3 ? queryIP.length : queryIP.indexOf('.', last + 1));
            if (cur < 0) {
                return "Neither";
            }
            if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 3) {
                return "Neither";
            }
            let addr = 0;
            for (let j = last + 1; j < cur; ++j) {
                if (!isDigit(queryIP[j])) {
                    return "Neither";
                }
                addr = addr * 10 + (queryIP[j].charCodeAt() - '0'.charCodeAt());
            }
            if (addr > 255) {
                return "Neither";
            }
            if (addr > 0 && queryIP[last + 1].charCodeAt() === '0'.charCodeAt()) {
                return "Neither";
            }
            if (addr === 0 && cur - last - 1 > 1) {
                return "Neither";
            }
            last = cur;
        }
        return "IPv4";
    } else {
        // IPv6
        let last = -1;
        for (let i = 0; i < 8; ++i) {
            const cur = (i === 7 ? queryIP.length : queryIP.indexOf(':', last + 1));
            if (cur < 0) {
                return "Neither";
            }
            if (cur - last - 1 < 1 || cur - last - 1 > 4) {
                return "Neither";
            }
            for (let j = last + 1; j < cur; ++j) {
                if (!isDigit(queryIP[j]) && !('a' <= queryIP[j].toLowerCase() && queryIP[j].toLowerCase() <= 'f')) {
                    return "Neither";
                }
            }
            last = cur;
        }
        return "IPv6";
    }
};

const isDigit = (ch) => {
    return parseFloat(ch).toString() === "NaN" ? false : true;
}
[sol1-Golang]
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func validIPAddress(queryIP string) string {
    if sp := strings.Split(queryIP, "."); len(sp) == 4 {
        for _, s := range sp {
            if len(s) > 1 && s[0] == '0' {
                return "Neither"
            }
            if v, err := strconv.Atoi(s); err != nil || v > 255 {
                return "Neither"
            }
        }
        return "IPv4"
    }
    if sp := strings.Split(queryIP, ":"); len(sp) == 8 {
        for _, s := range sp {
            if len(s) > 4 {
                return "Neither"
            }
            if _, err := strconv.ParseUint(s, 16, 64); err != nil {
                return "Neither"
            }
        }
        return "IPv6"
    }
    return "Neither"
}

复杂度分析

  • 时间复杂度：$O(n)$，其中 $n$ 是字符串 queryIP 的长度。我们只需要遍历字符串常数次。

  • 空间复杂度：$O(1)$。

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