IP地址和整数之间的转换

绝地灬酷狼 2024-03-17 13:02 87阅读 0赞

### 问题描述 ###

> 原理：ip地址的每段可以看成是一个0-255的整数，把每段拆分成一个二进制形式组合起来，然后把这个二进制数转变成一个长整数。  
> 举例：一个ip地址为10.0.3.193  
> 每段数字 相对应的二进制数  
> 10 00001010  
> 0 00000000  
> 3 00000011  
> 193 11000001
> 
> 组合起来即为：00001010 00000000 00000011 11000001,转换为10进制数就是：167773121，即该IP地址转换后的数字就是它了。
> 
> 数据范围：保证输入的是合法的 IP 序列
> 
> #### 输入描述： ####
> 
> 输入  
> 1 输入IP地址  
> 2 输入10进制型的IP地址
> 
> #### 输出描述： ####
> 
> 输出  
> 1 输出转换成10进制的IP地址  
> 2 输出转换后的IP地址

### 问题分析 ###

>  *  IP地址转十进制数
> 
> 通过原理描述可知，IP地址转为十进制数，需要先通过字符串拆分将IP地址分为四段，再将其转为二进制数（确保每段都有8位），再将二进制数转为十进制数即可
> 
>  *  十进制数转IP地址
> 
> 由于IP地址由4个8位字段组成，每个字段的取值范围是0-255。每个字段都可以看作是256进制表示的一个数字。所以，
> 
>     IP地址 = 第1个字段 * 256^3 + 第2个字段 * 256^2 + 第3个字段 * 256^1 + 第4个字段 * 256^0
> 
> 即
> 
>     第1个字段乘以256的三次幂、第2个字段乘以256的二次幂、第3个字段乘以256的一次幂、第4个字段乘以256的零次幂。
> 
> 因为IP地址由4段构成，所以要遍历四次（i从3开始），可以将遍历的次数标识看成指数，通过以上公式，可先通过 (long) Math.pow(256, i);得出每个字段所对应的权重（例：第一个字段对应的权重是 ：256^3）；
> 
> 再通过
> 
>     待转换的长整型数  除以  用于转换的幂次数
>     
>     能够获得每个8位部分的值
> 
> 接着通过
> 
>     待转换的长整型数  取模  用于转换的幂次数
> 
> 获取每个8位部分中未转换的剩余部分
> 
> 最后在每个字段后都添加上 . ，将其存储到字符串中，转化为IP地址

### 代码实现 ###

> #### 将IP地址转换为二进制数 ####

注意点：

①由于 . 需要进行转义才能识别，所以需要使用转义字符

②要将每一个整数都转为8位的二进制数

public static String toBinarySystem(String decimalism){
            // 通过split()方法，将字符串通过  .  进行分割，将其分割为四个数
            // 由于 . 需要进行转义才能识别，所以需要使用转义字符\\
            String[] numbers = decimalism.split("\\.");
            // 定义StringBuffer 来接收二进制数
            StringBuffer buffer = new StringBuffer();
            // 遍历分割出来的四个数
            for (String number : numbers) {
                // 将字符串转换为int类型
                int num = Integer.parseInt(number);
                // 通过toBinaryString（）方法将int类型的数转换为二进制数，并通过format（）将每一个整数都转为8位的二进制数，有空白的地方，使用0进行填充
                String binary = String.format("%8s", Integer.toBinaryString(num)).replace(' ', '0');
                // 将得到的4个8位二进制数 一 一 添加到buffer中
                buffer.append(binary);
            }
            // 将StringBuffer转为String，并返回
            return buffer.toString();
        }

> #### 长整型数转换为IP地址 ####

public static String toIPAddress(long ipLong) {
            // 定义StringBuilder接收转换好的IP地址
            StringBuilder ipAddress = new StringBuilder();
            // 遍历4次
            for (int i = 3; i >= 0; i--) {
                // IP地址由4个8位字段组成，每个字段的取值范围是0-255。每个字段都可以看作是256进制表示的一个数字。
                //为了将4个字段合并为一个整数表示IP地址，需要进行如下计算：IP地址 = 第1个字段 * 256^3 + 第2个字段 * 256^2 + 第3个字段 * 256^1 + 第4个字段 * 256^0
                                                                                                                        // 第1个字段乘以256的三次幂、第2个字段乘以256的二次幂、第3个字段乘以256的一次幂、第4个字段乘以256的零次幂。
                //当使用Math.pow(256, i)计算时，i表示第i个字段的权重，即对应的指数（幂）。这里的i取值范围是0到3，对应IP地址中的4个字段。
                //通过使用指数幂运算，我们可以将每个字段乘以对应的权重，最后将它们相加得到表示整个IP地址的长整数值。
                long power = (long) Math.pow(256, i);
                // 待转换的长整型数  除以  用于转换的幂次数 ,通过ipLong / power，能够获得每个8位部分的值
                //在IP地址的表示中，每个点分十进制的部分都对应一个8位的二进制数。通过将长整型数 ipLong 除以 256 的幂次数（即 power），可以得到每个部分的值
                long value = ipLong / power;
                // ipLong %= power 用于获取每个8位部分中未转换的剩余部分，以便进行下一个循环迭代
                ipLong %= power;
                // 在前三个数（i的值为0,1,2时）中，每个数结束后添加  .
                if (i < 3) {
                    ipAddress.append(".");
                }else{
                    // 将获得到的整型数添加进StringBuilder中
                    ipAddress.append(value);
                }
            }
            // 将StringBuilder转换为String类型返回
            return ipAddress.toString();
        }

### 运行测试 ###

在这个地方实现将二进制数转为十进制数

public static void main(String[] args) {
                Scanner in = new Scanner(System.in);
                // 输入IP地址
                String decimalism = in.next();
                // 输入IP地址十进制的长整型数
                long binarynum = in.nextLong();
                // 调用toBinarySystem（），将IP地址转为二进制数
                String binary = toBinarySystem(decimalism);
                // 通过parseLong（），将二进制数转为十进制数
                Long target = Long.parseLong(binary, 2);
                // 将十进制数输出
                System.out.println(target);
                // 调用toIPAddress（），将IP地址十进制的长整型数  转为  IP地址，并输出
                System.out.println(toIPAddress(binarynum));
        }

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