Java算法：判断IP地址是否合法

在网络编程中，IP地址的合法性判断是一个基础但重要的任务。本文将引导你如何用Java实现这一功能。我们会将整个过程拆分成几个步骤，并以表格的形式展示给你，接着详细介绍每一步需要做什么及代码实现。最后，我们还会使用Mermaid语法绘制序列图和类图，以帮助理解。

整体流程

步骤 描述
1 收集输入的IP地址字符串
2 分割字符串为IPv4段（如果适用）
3 验证每个段是否在合法范围内
4 输出验证结果

步骤详细解析

第一步：收集输入的IP地址字符串

首先，你需要从用户那获取一个IP地址。在Java中，可以使用Scanner类来获取输入。

import java.util.Scanner; // 导入Scanner类

public class IPAddressValidator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 创建Scanner对象
        System.out.print("请输入IP地址: ");
        String ipAddress = scanner.nextLine(); // 读取用户输入的IP地址
        // 后续处理...
    }
}

第二步：分割字符串为IPv4段

IP地址由四个段组成，用.分隔。使用String.split()方法来分割字符串。

String[] segments = ipAddress.split("\\."); // 根据'.'分割IP地址

第三步：验证每个段是否在合法范围内

合法的IPv4段范围是0到255且不能以0开头（除非就是0）。我们需要遍历每个段并进行验证。

boolean isValid = true; // 初始化合法性标志
if (segments.length != 4) { // 检查段数是否为4
    isValid = false; // 如果不是，标记为不合法
} else {
    for (String segment : segments) {
        if (segment.length() == 0 || segment.length() > 3 || 
            (segment.charAt(0) == '0' && segment.length() > 1) || // 检查是否以0开头
            Integer.parseInt(segment) < 0 || Integer.parseInt(segment) > 255) { // 检查范围
            isValid = false; // 如果有段不合法，标记为不合法
            break; // 结束循环
        }
    }
}

第四步：输出验证结果

最后，输出IP地址是否合法的信息。

if (isValid) {
    System.out.println("IP地址合法"); // 输出合法提示
} else {
    System.out.println("IP地址不合法"); // 输出不合法提示
}

完整代码示例

将上述步骤组合在一起，你的完整代码如下：

import java.util.Scanner; // 导入Scanner类

public class IPAddressValidator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 创建Scanner对象
        System.out.print("请输入IP地址: ");
        String ipAddress = scanner.nextLine(); // 读取用户输入的IP地址

        String[] segments = ipAddress.split("\\."); // 分割IP地址

        boolean isValid = true; // 初始化合法性标志
        if (segments.length != 4) { // 检查段数是否为4
            isValid = false; // 标记为不合法
        } else {
            for (String segment : segments) {
                if (segment.length() == 0 || segment.length() > 3 || 
                    (segment.charAt(0) == '0' && segment.length() > 1) ||  
                    Integer.parseInt(segment) < 0 || Integer.parseInt(segment) > 255) { 
                    isValid = false; // 标记为不合法
                    break; // 结束循环
                }
            }
        }

        if (isValid) {
            System.out.println("IP地址合法"); // 输出合法提示
        } else {
            System.out.println("IP地址不合法"); // 输出不合法提示
        }
    }
}

UML图示

下面是这个验证器的序列图和类图。

序列图

sequenceDiagram
    participant User as 用户
    participant Scanner as 输入
    participant IPValidator as IP地址验证器

    User->>Scanner: 输入IP地址
    Scanner-->>IPValidator: 提供IP地址
    IPValidator->>IPValidator: 分割IP地址
    IPValidator->>IPValidator: 验证各段
    IPValidator-->>User: 输出验证结果

类图

classDiagram
    class IPAddressValidator {
        +main(String[] args)
    }
    class Scanner {
        +nextLine()
    }

结尾

以上就是使用Java实现IP地址合法性判断的完整步骤。通过对代码逐步解析和流程图的构建，希望你能更好地理解这一过程。在实际开发中，掌握这样的基本算法将为你打下良好的编程基础。希望你能在以后的学习过程中不断实践，提高自己的编程能力。