算法题：判断一个IP是否是合法IP

题目：如何判断一个IP是否是合法的IP，如输入：192.168.1.0，输出：合法；输入192.168.1.1222，输出：非法。

解答：先了解IP的格式，它的形式应该为：(1~255).(0~255).(0~255).(0~255)。那么可以有两种方法实现，一种是基于对字符串的处理，另一种是通过强大的正则表达式来判断。下面我将采用熟悉的Java来实现。
方法一：对字符串进行截取、分析等，代码如下：

public static void main(String[] args){    System.out.println("请输入要验证的IP地址：");    Scanner scanner = new Scanner(System.in);    String ipStr = scanner.next();    boolean isIpLegal = isIpLegal(ipStr);    if(isIpLegal) {        System.out.println("合法");    }    else{        System.out.println("非法");    }}public static boolean isIpLegal(String str){    //1.检查ip是否为空    if(str == null){        return false;    }    //2.检查ip长度，最短为：x.x.x.x(7位)，最长为：xxx.xxx.xxx.xxx(15位)    if(str.length() < 7 || str.length() > 15){        return false;    }    //3.按"."分割字符串，并判断分割出来的个数，如果不是4个，则是非法IP    String[] arr = str.split("\\.");    if(arr.length != 4){        return false;    }    //4.对分割得到的每个字符串进行单独判断    for(int i = 0; i < arr.length; i++){        //对分割得到的每个字符串的每个字符进行逐一判断，如果不是数字0-9，则判定为非法IP        for(int j = 0; j < arr[i].length(); j++){            if (arr[i].charAt(j) < '0' || arr[i].charAt(j) > '9'){                return false;            }        }    }    //5.对拆分的每一个字符串进行转换成数字，并判断是否在0~255    for(int i = 0; i < arr.length; i++){        int temp = Integer.parseInt(arr[i]);        if(i == 0){            if (temp < 1 || temp > 255){                return false;            }        }        else{            if(temp < 0 || temp > 255){                return false;            }        }    }    //6.最后，如果经过前面验证都没返回到false，返回true    return true;}

乍看这样的判断貌似没什么问题，但是在经过多次测试后发现，会存在三个问题。
(1)如果输入以小数点开头的非法IP，如：.x.x.x.或者.x.x.xx，编译运行后，在int temp = Integer.parseInt(arr[i])一行会有一个NumberFormatExceptin报错；
(2)如果输入以小数点结尾的非法IP，如：x.x.x.x.，最终得到的结果为“合法”；
(3)如果输入带0开头的IP，如：0x.0xx.0x.00x，最终得到的结果为“合法”；

问题(1)：仔细分析是由于Java的split()方法截取时出的问题。如果输入为：.x.x.x.或者.x.x.xx的时候，split后得到的数组为arr[4]={“”,”x”, “x”, “x”}和arr[4]={“”,”x”, “x”, “xx”}，就会使得后面对字符串转型时的int temp = Integer.parseInt(arr[i])那行报错NumberFormatException;
问题(2)：如果输入为：x.x.x.x.，split后得到的数组为arr[4]={“x”,”x”, “x”, “x”}，而不会是arr[4]={“x”,”x”, “x”, “x”, “”}，根据后面的判断方法，会将此非法IP判定为合法IP。
问题(3)：这是因为0xx，在Integer.parseInt()转型时会忽略掉这个0的，因此会通过判定，最后得到认为它是合法的IP。

解决方法：问题(1)(2)需要在截取字符串之前，对输入的字符串的首末字符进行判断，如果是小数点”.”，则判定为非法IP。问题(3)可以在第4步中加入判断，如果分割得到的每个字符串不是一位字符且以”0”开头，则判断为非法IP。完整代码如下：

public static void main(String[] args){    System.out.println("请输入要验证的IP地址：");    Scanner scanner = new Scanner(System.in);    String ipStr = scanner.next();    boolean isIpLegal = isIpLegal(ipStr);    if(isIpLegal) {        System.out.println("合法");    }    else{        System.out.println("非法");    }}public static boolean isIpLegal(String str){    //1.检查ip是否为空    if(str == null){        return false;    }    //2.检查ip长度，最短为：x.x.x.x(7位)，最长为：xxx.xxx.xxx.xxx(15位)    if(str.length() < 7 || str.length() > 15){        return false;    }    //3.解决问题(1)(2): 对输入字符串的首末字符判断，如果是"."则是非法IP    if(str.charAt(0) == '.' || str.charAt(str.length()-1) == '.'){        return false;    }    //4.按"."分割字符串，并判断分割出来的个数，如果不是4个，则是非法IP    String[] arr = str.split("\\.");    if(arr.length != 4){        return false;    }    //5.对分割出来的每个字符串进行单独判断    for(int i = 0; i < arr.length; i++){        //解决问题(3): 如果每个字符串不是一位字符，且以'0'开头，则是非法的IP，如：01.002.03.004        if(arr[i].length() > 1 && arr[i].charAt(0) == '0'){            return false;        }        //对每个字符串的每个字符进行逐一判断，如果不是数字0-9，则是非法的IP        for(int j = 0; j < arr[i].length(); j++){            if (arr[i].charAt(j) < '0' || arr[i].charAt(j) > '9'){                return false;            }        }    }    //6.对拆分的每一个字符串进行转换成数字，并判断是否在0~255    for(int i = 0; i < arr.length; i++){        int temp = Integer.parseInt(arr[i]);        if(i == 0){            if (temp < 1 || temp > 255){                return false;            }        }        else{            if(temp < 0 || temp > 255){                return false;            }        }    }    //7.最后，如果经过前面验证都没返回到false，返回true    return true;}

方法二：采用正则表达式，代码如下：

public static void main(String[] args){    System.out.println("请输入要验证的IP地址：");    Scanner scanner = new Scanner(System.in);    String ipStr = scanner.next();    //ip地址范围：(1~255).(0~255).(0~255).(0~255)    String ipRegEx = "^" +            "[1-9]|1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5]" +            "(\\.[0-9]|1\\d{2}|2[0-4]\\d|25[0-5]){3}" +            "$";    Pattern pattern = Pattern.compile(ipRegEx);    Matcher matcher = pattern.matcher(ipStr);    boolean isIpLegal = matcher.matches();    if(isIpLegal) {        System.out.println("合法");    }    else{        System.out.println("非法");    }}

从上面两种方法来看，不得不感叹正则表达式的强大。通过正则直接匹配来判断，代码简洁许多。

测试结果：
1.输入：abc，期望结果：非法，实际输出：非法；
2.输入：12345678901234567890，期望结果：非法，实际输出：非法；
3.输入：.1.2.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
4.输入：1.2.3.4.，期望结果：非法，实际输出：非法；
5.输入：1.2.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
6.输入：1.2.3.4.5，期望结果：非法，实际输出：非法；
7.输入：1.02.003.014，期望结果：非法，实际输出：非法；
8.输入：1a.2.3.4，期望结果：非法，实际输出：非法；
9.输入：1.2a.3.4，期望结果：非法，实际输出：非法；
10.输入：1.2.3a.4，期望结果：非法，实际输出：非法；
11.输入：1.2.3.4a，期望结果：非法，实际输出：非法；
12.输入：0.1.2.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
13.输入：-1.1.2.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
14.输入：1.-1.2.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
15.输入：1.2.-1.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
16.输入：1.2.3.-1，期望结果：非法，实际输出：非法；
17.输入：256.1.2.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
18.输入：1.256.2.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
19.输入：1.2.256.3，期望结果：非法，实际输出：非法；
20.输入：1.2.3.256，期望结果：非法，实际输出：非法；
21.输入：1111.111.111.111，期望结果：非法，实际输出：非法；
22.输入：111.1111.111.111，期望结果：非法，实际输出：非法；
23.输入：111.111.1111.111，期望结果：非法，实际输出：非法；
24.输入：111.111.111.1111，期望结果：非法，实际输出：非法；
25.输入：111.111.111.111，期望结果：合法，实际输出：合法；
26.输入：0.0.0.0，期望结果：非法，实际输出：非法；
27.输入：1.0.0.0，期望结果：合法，实际输出：合法；
28.输入：255.255.255.255，期望结果：合法，实际输出：合法；