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本篇是「宫水三叶的刷题日记」刷穿 LeetCode 系列第 No.1108 篇题解的深度展开，聚焦 LeetCode 1108「IP 地址无效化」这一道难度为简单、Tag 为「模拟」的字符串处理题。文章将以 LeetCode/1101-1110/1108. IP 地址无效化（简单）.md 为骨架，完整讲解题意、模拟思路与 Java 实现，并补充 C++/Python/TypeScript 等价写法、复杂度分析与同类题目对照，帮助你真正掌握「字符串逐字符扫描 + 结果构建」这一类模拟题的通用解法。

题目描述与题意理解

原题背景

这是 LeetCode 上的1108. IP 地址无效化（难度：简单），Tag 为「模拟」。

题目定义：给你一个有效的IPv4地址address，返回这个IP地址的无效化版本。所谓无效化IP地址，其实就是用"[.]"代替了每个"."。

题目给出的唯一提示是：

• 给出的address是一个有效的IPv4地址。

这意味着输入无需再做格式校验，例如不需要判断段位是否在0~255、是否有前导零等，直接把注意力集中在「替换点号」这一个动作上即可，这正是模拟题「把规则翻译成代码」的典型形态。

示例拆解

示例 1：

输入：address = "1.1.1.1" 输出："1[.]1[.]1[.]1"

• 输入是1.1.1.1，其中包含 3 个.，逐一替换为[.]后得到1[.]1[.]1[.]1。注意原字符串长度为 7，替换后长度变为7 + 3×2 = 13（每个.由 1 个字符膨胀为 3 个字符，净增 2 个字符）。

示例 2：

输入：address = "255.100.50.0" 输出："255[.]100[.]50[.]0"

• 输入255.100.50.0同样是 3 个点号，替换后各段数字保持不变，仅点号被包裹进方括号。

这两个示例足以覆盖题目的全部行为：非点号字符原样保留，点号字符被[.]整体替换。

思路分析：为什么这是一道「模拟」题

「模拟」是算法题中非常常见的一类：题目本身不要求你设计精巧的数据结构或复杂的推导，而是把现实生活中（或题目设定的规则里）的某个过程，用代码一步一步「照着做」。本题的规则只有一条——遇到.就替换成[.]，其余字符照抄，因此完全符合模拟题的特征。

在 Index/模拟.md 这份模拟类题目的总索引中，本题与 1678. 设计 Goal 解析器（简单）、1047. 删除字符串中的所有相邻重复项（简单）、1410. HTML 实体解析器（中等） 等一同被归类为「字符串模拟」的范畴。它们的共同点是：

1. 输入规模小：本题目未给出显式长度上限，但依据有效的 IPv4 地址定义，输入最长不超过 15 个字符（255.255.255.255），O(n) 与 O(n²) 的差异在此规模下几乎无感；
2. 规则确定、无分支博弈：不存在贪心选择或状态转移，每一步如何处理完全由当前字符决定；
3. 结果是一个新串：需要在遍历过程中持续「构建」输出字符串。

对比同目录下的其他题目可见，1104. 二叉树寻路 与 1106. 解析布尔表达式 分别考察「模拟 + 数学找规律」与「模拟 + 栈」，而本题只考察最纯粹的字符替换模拟，是入门模拟类问题的最佳例题之一。

模拟解法：单遍扫描 + 结果构建

算法流程

根据题意进行模拟即可，核心步骤只有三步：

1. 从左到右遍历输入字符串s的每一个字符；
2. 若当前字符不是.，直接将其追加到结果字符串；
3. 若当前字符是.，改为追加"[.]"这一整体（先追加[，再追加.，最后追加]）。

Java 实现（原题解代码）

原文档给出的 Java 代码如下，这里补充了逐行注释便于理解：

class Solution { public String defangIPaddr(String s) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 结果构建器 int n = s.length(), idx = -1; // n：输入长度；idx 从 -1 起 while (++idx < n) { // 每次进入循环前先自增，等价于 for (idx = 0; idx < n; idx++) char c = s.charAt(idx); // 取出当前字符 if (c == '.') sb.append('['); // 遇到点号，先补左括号 sb.append(c); // 无论如何都追加当前字符（点号也会被追加进来） if (c == '.') sb.append(']'); // 遇到点号，再补右括号 } return sb.toString(); // 返回构建完成的字符串 } }

这段代码的巧妙之处在于：没有使用「遇到.则跳过并追加"[.]"」的分支写法，而是用「前后各补一个括号」的方式，让.字符本身仍然被追加进结果，从而把[、.、]三个字符拼接到位。这样代码中唯一的判断条件仍然是c == '.'，逻辑非常紧凑。

等价的多语言实现

原题解以 Java 给出，这里依据完全相同的「逐字符扫描 + 结果构建」思路，整理出其余常用语言的等价实现，可直接在对应语言环境中运行验证：

C++：

class Solution { public: string defangIPaddr(string s) { string ans; for (char c : s) { if (c == '.') ans += "[.]"; else ans += c; } return ans; } };

Python：

class Solution: def defangIPaddr(self, address: str) -> str: ans = [] for c in address: if c == '.': ans.append("[.]") else: ans.append(c) return "".join(ans)

TypeScript：

function defangIPaddr(address: string): string { let ans = '' for (const c of address) { if (c === '.') ans += '[.]' else ans += c } return ans }

说明：以上多语言版本均为依据原题解「模拟」思路整理出的等价实现，仓库本体以 Markdown 题解文档为主体（例如 README.md 所述，这是一个「日更」的题解仓库），其中并不包含独立的源代码文件，提交时请以各语言平台的语法为准。

正确性论证与边界情况

• 无点号输入：例如输入"1"或"12"，循环中不会触发任何一次.分支，结果与输入完全一致，符合「无效化版本」的语义；
• 多连续点号：IPv4 规范中不允许连续点号（如1..1不是有效地址），题目已保证输入有效，因此无需考虑该情况，但即使出现，上述逻辑也会把每个.独立替换为[.]，行为依然确定；
• 点号位于首尾：有效 IPv4 地址不会以.开头或结尾，不过即便出现，逻辑同样正确处理，因为算法不依赖点号的位置；
• 空串：有效 IPv4 地址非空，但若传入空串，while循环一次都不进入，直接返回空串，代码同样健壮。

复杂度分析

• 时间复杂度：O(n)。其中 n 为输入字符串长度。整个算法只对输入做一遍扫描，每次字符操作（追加）都是常数时间，因此总耗时与输入规模线性相关。
• 空间复杂度：O(n)。结果字符串的长度为n + 2×k（k 为点号个数，每个点号由 1 个字符膨胀为 3 个字符），因此构建结果所需的空间与输入长度同阶。若把返回结果本身不计入额外空间，则辅助空间为 O(1)。

从本题延伸：字符串「构建」的性能细节

为什么使用 StringBuilder 而非 String 拼接

在 Java 中，String是不可变对象，str += c每次拼接都会创建新的字符串对象。虽然现代 JVM 与编译器会在简单场景下做优化，但在循环体内反复拼接时，显式使用StringBuilder仍是更稳妥、可控的做法——这正是原题解使用StringBuilder的原因。同理，Python 版本优先使用list收集字符再"".join(ans)，而不是在循环里做ans += c的字符串累加，也是为了避免产生大量中间字符串。

为什么不直接调用 replace

String.replace(".", "[.]")一行也能完成替换，且同样是线性复杂度。原题解选择手写循环的价值在于：

1. 可读性与教学性：展示模拟题「逐字符处理」的通用框架，这个框架可以直接迁移到 1410. HTML 实体解析器（需要识别"、&等多字符实体）或 1678. 设计 Goal 解析器（需要按G、()、(al)分段解释）这类「多模式匹配」的字符串模拟题上；
2. 控制力更强：当替换规则从「单字符 → 固定串」升级为「多字符 → 变长串」时，手写扫描仍然成立，而简单的replace可能引入重叠匹配等隐患。

扩展到「多模式替换」的通用框架

把本题的扫描框架稍作泛化，就得到字符串模拟题的通用骨架：

初始化结果容器 while (未遍历完输入) { 判断当前位置是否命中某条替换规则 命中：追加替换结果，指针按规则长度前进 未命中：追加原字符，指针前进 1 } 返回结果

1410. HTML 实体解析器 正是这个框架的进阶版：它以&为触发点向后最多读取 6 个字符，在哈希表中查找匹配的实体再替换，时间复杂度为 O(n×6)，与本题的 O(n) 一脉相承。建议将这两道题放在一起练习，可以完整覆盖「简单替换」到「实体解析」的模拟能力梯度。

小结与仓库导航

1108. IP 地址无效化是一道教科书级的「模拟」入门题：规则单一、无陷阱、无优化难点，核心价值在于帮助建立「读题 → 翻译规则 → 逐字符模拟 → 构建结果」的解题习惯。本题的标准解法时间复杂度为 O(n)，空间复杂度为 O(n)。

如果你想继续系统性地刷「模拟」类题目，可以从仓库的 Index/模拟.md 索引表入手，按推荐指数由高到低展开；也可以直接浏览 LeetCode/1101-1110/ 目录，与本题同区间还收录了 1104. 二叉树寻路（中等）、1106. 解析布尔表达式（困难）、1109. 航班预订统计（中等） 等不同难度的模拟类题解。这套题解系列从 2021/01/01 开始日更，目标是逐步刷完当时 LeetCode 上所有不带锁的题目，每一篇都力求给出最简洁的代码与清晰的思路讲解。

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