Java判定一个数值是否在指定的开闭区间范围内

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对于开闭区间，在数学中的表示方式通常为 () 和 []，小括号代表开放区间，中括号代表封闭区间，而它们的区别主要在于是否包含 = 等于号，开闭区间通常会分为以下一些情形：

• (1, 10)：代表 1 < x < 10；
• (1, 10]：代表 1 < x <= 10；
• [1, 10]：代表 1 <= x <= 10；
• [1, 10)：代表 1 <= x < 10；
• (1, ) 或 (1, ]：代表 x > 1；
• [1, ] 或 [1, )：代表 x >= 1；
• (, 10) 或 [, 10)：代表 x < 10；
• (, 10] 或 [, 10]：代表 x <= 10；

那么如何使用Java来判定一个数值是否在指定的开闭区间范围内呢？可以按照以下的思路去实现：

• 由于开闭区间是有一定规则的，所以开闭区间必须是合法的，除了(、)、[、]、, 、数字 之外，其他的字符都是不合法的，所以首先需要校验开闭区间的合法性；
• 判定开闭区间合法后，再拆分出开闭区间的最小值和最大值；
• 根据开闭区间是否包含[]，从而在判断时看是否需要添加 = 号；

1、开闭区间的合法性校验

开闭区间的合法性可以通过正则表达式进行验证，具体正则表达式如下：

/**
 * 开闭区间正则表达式
 */
private static final Pattern NUM_RANGE_PATTERN = Pattern.compile("[\[|\(]\s?\d+\s?,\s?\d+\s?[\)|\]]");

左半开闭区间的合法性正则表达式如下：

/**
 * 左半区间正则表达式
 */
private static final Pattern LEFT_NUM_RANGE_PATTERN = Pattern.compile("[\[|\(]\s?\d+\s?,\s?[\)|\]]");

右半开闭区间的合法性正则表达式如下：

/**
 * 右半区间正则表达式
 */
private static final Pattern RIGHT_NUM_RANGE_PATTERN = Pattern.compile("[\[|\(],\s?\d+\s?[\)|\]]");

判断开闭区间的函数方法代码如下：

/**
 * 判断是否为有效的数字区间范围
 * @param numRange 数字区间
 * @return boolean
 */
public static boolean isValidNumRange(String numRange) {
    return NUM_RANGE_PATTERN.matcher(numRange).matches()
            || LEFT_NUM_RANGE_PATTERN.matcher(numRange).matches()
            || RIGHT_NUM_RANGE_PATTERN.matcher(numRange).matches();
}

2、判定方法

/**
 * 判断数值是否在区间范围内
 * @param number 数值
 * @param numRange 开闭区间
 * @return boolean
 */
public static boolean inNumRange(int number, String numRange) {
    Objects.requireNonNull(numRange);

    if (!isValidNumRange(numRange)) {
        return false;
    }

    String[] pairs = numRange.split(",");

    // 获取开闭区间的最小值和最大值
    List<String> rangeNums = Arrays.stream(pairs).map(str -> str.replaceAll("[(|)|\[|\]]", "").trim()).collect(Collectors.toList());
    Integer minValue = "".equals(rangeNums.get(0)) ? null : Integer.valueOf(rangeNums.get(0));
    Integer maxValue = "".equals(rangeNums.get(1)) ? null : Integer.valueOf(rangeNums.get(1));

    // 判定数值是否大于最小值
    boolean minMatched = (minValue == null) || (pairs[0].startsWith("[") ? number >= minValue : number > minValue);
    // 判定数值是否小于最大值
    boolean maxMatched = (maxValue == null) || (pairs[1].endsWith("]") ? number <= maxValue : number < maxValue);

    return minMatched && maxMatched;
}

3、测试验证

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(inNumRange(1, "(0, 2]"));
        System.out.println(inNumRange(1, "(, 2]"));
        System.out.println(inNumRange(1, "(1, 4]"));
        System.out.println(inNumRange(1, "(0, ]"));
    }

运行程序，输出如下结果：

true
true
false
true