C語言逆序數函數實作：整數反轉的多種演算法與邊界處理

題目需求

定義函數 reverse(number)，輸入整數，返回其數字逆序後的整數。例：reverse(12345) → 54321。

演算法比較

推薦實作：數學累積法（標準、高效、健壯）

#include <stdio.h>
#include <limits.h>  // INT_MAX, INT_MIN

// 逆序整數，處理溢位返回 0（LeetCode 7 風格）
int reverse(int n) {
    int rev = 0;
    while (n != 0) {
        int digit = n % 10;
        n /= 10;
        
        // 溢位檢查：rev * 10 + digit 是否超出 int 範圍
        if (rev > INT_MAX / 10 || (rev == INT_MAX / 10 && digit > 7)) return 0;
        if (rev < INT_MIN / 10 || (rev == INT_MIN / 10 && digit < -8)) return 0;
        
        rev = rev * 10 + digit;
    }
    return rev;
}

// 簡化版：假設輸入不會導致溢位（教學常用）
int reverse_simple(int n) {
    int rev = 0;
    while (n != 0) {
        rev = rev * 10 + n % 10;
        n /= 10;
    }
    return rev;
}

int main() {
    int test_cases[] = {12345, -123, 120, 0, 1534236469};  // 最後一個會溢位
    int n = sizeof(test_cases) / sizeof(test_cases[0]);
    
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        int input = test_cases[i];
        int result = reverse(input);
        printf("reverse(%d) = %d\n", input, result);
    }
    return 0;
}

執行結果

reverse(12345) = 54321
reverse(-123) = -321
reverse(120) = 21
reverse(0) = 0
reverse(1534236469) = 0   // 溢位保護觸發

關鍵細節解析

1. 負數處理

C 語言 % 運算結果符號與被除數相同：-123 % 10 = -3，-123 / 10 = -12（向零截斷）。上述迴圈自然支援負數，無需額外判斷。

2. 尾端零自動去除

120 → 0*10+0=0 → 0*10+2=2 → 2*10+1=21，前導零不會出現在整數表示中。

3. 溢位檢查邏輯

// 下一步 rev = rev * 10 + digit
// 若 rev > INT_MAX/10，乘 10 必溢位
// 若 rev == INT_MAX/10 且 digit > 7（INT_MAX 末位為 7），加 digit 溢位
// INT_MIN 同理，末位為 -8

這是 LeetCode 7「整數反轉」標準解法核心。

4. 字串法實作（參考）

#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int reverse_string_method(int n) {
    char buf[20];  // 足夠容納 32 位整數含負號
    sprintf(buf, "%d", n);
    
    // 反轉字串（保留負號在最前）
    int len = strlen(buf);
    int start = (buf[0] == '-') ? 1 : 0;
    for (int i = start, j = len - 1; i < j; ++i, --j) {
        char tmp = buf[i];
        buf[i] = buf[j];
        buf[j] = tmp;
    }
    
    return atoi(buf);  // 自動處理前導零、溢位行為未定義
}

測試驗證表

面試/考試常見追問

1. 不使用乘除怎麼反轉？ 位元操作無法直接處理十進位數字，除非用 BCD 編碼或查表，不實用。
2. 如何反轉長整數 long long？ 同邏輯，換 long long、LLONG_MAX/MIN。
3. 若輸入為字串「00123」要求輸出「32100」？ 需字串處理保留前導零，整數型別無法表示前導零。
4. 遞迴版本怎麼寫？ 需輔助函數傳遞位數或累積結果，注意堆疊深度（最多 10-19 層，安全）。

總結

整數逆序是 模 10 取餘 + 累積乘 10 的經典模式。掌握 負數語意、尾端零、溢位檢查 三大細節，即能寫出生產級、面試級的 reverse 函數。