LeetCode（93）： 复原IP地址

Medium！

题目描述：

给定一个只包含数字的字符串，复原它并返回所有可能的 IP 地址格式。

示例:

输入: "25525511135"
输出: ["255.255.11.135", "255.255.111.35"]

解题思路：

IP地址由32位二进制数组成，为便于使用，常以XXX.XXX.XXX.XXX形式表现，每组XXX代表小于或等于255的10进制数。所以说IP地址总共有四段，每一段可能有一位，两位或者三位，范围是[0, 255]，题目明确指出输入字符串只含有数字，所以当某段是三位时，我们要判断其是否越界（>255)，还有一点很重要的是，当只有一位时，0可以成某一段，如果有两位或三位时，像 00， 01， 001， 011， 000等都是不合法的，所以我们还是需要有一个判定函数来判断某个字符串是否合法。

这道题其实也可以看做是字符串的分段问题，在输入字符串中加入三个点，将字符串分为四段，每一段必须合法，求所有可能的情况。根据目前刷了这么多题，得出了两个经验，一是只要遇到字符串的子序列或配准问题首先考虑动态规划DP，二是只要遇到需要求出所有可能情况首先考虑用递归。这道题并非是求字符串的子序列或配准问题，更符合第二种情况，所以我们要用递归来解。我们用k来表示当前还需要分的段数，如果k = 0，则表示三个点已经加入完成，四段已经形成，若这时字符串刚好为空，则将当前分好的结果保存。若k != 0, 则对于每一段，我们分别用一位，两位，三位来尝试，分别判断其合不合法，如果合法，则调用递归继续分剩下的字符串，最终和求出所有合法组合。

C++解法一：

 class Solution {
 public:
     vector<string> restoreIpAddresses(string s) {
         vector<string> res;
         restore(s, , "", res);
         return res;
     }
     void restore(string s, int k, string out, vector<string> &res) {
         if (k == ) {
             if (s.empty()) res.push_back(out);
         }
         else {
             for (int i = ; i <= ; ++i) {
                 if (s.size() >= i && isValid(s.substr(, i))) {
                     if (k == ) restore(s.substr(i), k - , out + s.substr(, i), res);
                     else restore(s.substr(i), k - , out + s.substr(, i) + ".", res);
                 }
             }
         }
     }
     bool isValid(string s) {
         if (s.empty() || s.size() >  || (s.size() >  && s[] == '')) return false;
         int res = atoi(s.c_str());
         return res <=  && res >= ;
     }
 };

我们也可以省掉isValid函数，直接在调用递归之前用if语句来滤掉不符合题意的情况，这里面用了k != std::to_string(val).size()，其实并不难理解，比如当k=3时，说明应该是个三位数，但如果字符是"010"，那么转为整型val=10，再转回字符串就是"10"，此时的长度和k值不同了，这样就可以找出不合要求的情况了。

C++解法二：

 class Solution {
 public:
     vector<string> restoreIpAddresses(string s) {
         vector<string> res;
         helper(s, , "", res);
         return res;
     }
     void helper(string s, int n, string out, vector<string>& res) {
         if (n == ) {
             if (s.empty()) res.push_back(out);
         } else {
             for (int k = ; k < ; ++k) {
                 if (s.size() < k) break;
                 int val = atoi(s.substr(, k).c_str());
                 if (val >  || k != std::to_string(val).size()) continue;
                 helper(s.substr(k), n + , out + s.substr(, k) + (n ==  ? "" : "."), res);
             }
         }
     }
 };

由于每段数字最多只能有三位，而且只能分为四段，所以情况并不是很多，我们可以使用暴力搜索的方法，每一段都循环1到3，然后当4段位数之和等于原字符串长度时，我们进一步判断每段数字是否不大于255，然后滤去不合要求的数字，加入结果中即可。

C++解法三：

 class Solution {
 public:
     vector<string> restoreIpAddresses(string s) {
         vector<string> res;
         for (int a = ; a < ; ++a)
         for (int b = ; b < ; ++b)
         for (int c = ; c < ; ++c)
         for (int d = ; d < ; ++d)
             if (a + b + c + d == s.size()) {
                 int A = stoi(s.substr(, a));
                 int B = stoi(s.substr(a, b));
                 int C = stoi(s.substr(a + b, c));
                 int D = stoi(s.substr(a + b + c, d));
                 if (A <=  && B <=  && C <=  && D <= ) {
                     string t = to_string(A) + "." + to_string(B) + "." + to_string(C) + "." + to_string(D);
                     if (t.size() == s.size() + ) res.push_back(t);
                 }
             }
         return res;
     }
 };