Day 15 - 羅馬數字反向轉換 🔄 - iT 邦幫忙::一起幫忙解決難題，拯救 IT 人的一天

2025 iThome 鐵人賽

DAY 15

Software Development

Laravel Pest TDD 實戰：從零開始的測試驅動開發系列第 15 篇

Day 15 - 羅馬數字反向轉換 🔄

17th鐵人賽

recca0120

2025-09-09 14:18:41

92 瀏覽

分享至

在前面的學習中，我們已經完成了阿拉伯數字轉羅馬數字的功能。今天我們要實作反向轉換：將羅馬數字轉回阿拉伯數字 ✨

旅程回顧 📍

我們已經完成了羅馬數字轉換器的單向功能：

基本符號轉換（I, V, X）
擴展到完整範圍（L, C, D, M）
減法規則處理（IV, IX, XL, XC, CD, CM）
千位數和邊界處理（1-3999）

今天要實作反向轉換，讓轉換器具備雙向功能！

今天的目標 🎯

實作 fromRoman() 方法
處理加法規則（I=1, V=5, X=10 等）
處理減法規則（IV=4, IX=9, XL=40 等）
加入輸入驗證
建立完整的雙向轉換系統

理解羅馬數字規則

基本符號與規則

I = 1, V = 5, X = 10, L = 50, C = 100, D = 500, M = 1000
加法：相同或遞減符號相加（II = 2, VI = 6）
減法：小符號在大符號前表示減法（IV = 4, IX = 9）

解析策略與減法規則

反向轉換需要處理：

左到右掃描：逐字符分析
上下文判斷：根據相鄰字符決定加減法
規則驗證：確保格式合法性

特殊減法組合：

I 只能在 V、X 前面（IV=4, IX=9）
X 只能在 L、C 前面（XL=40, XC=90）
C 只能在 D、M 前面（CD=400, CM=900）

開始 TDD 循環 🔴🟢🔵

Red：第一個測試失敗

建立測試檔案：

建立 tests/Unit/Day15/RomanNumeralTest.php

<?php

use App\Roman\RomanNumeral;

describe('RomanNumeral fromRoman', function () {
    it('converts single roman symbols', function () {
        expect(RomanNumeral::fromRoman('I'))->toBe(1);
    });
});

執行測試，我們會看到紅燈：

pest tests/Unit/Day15/RomanNumeralTest.php

現在實作最簡單的版本：

更新 app/Roman/RomanNumeral.php

<?php

namespace App\Roman;

class RomanNumeral
{
    // ... 現有的 toRoman 方法 ...

    public static function fromRoman(string $roman): int
    {
        if ($roman === 'I') {
            return 1;
        }
        
        return 0;
    }
}

Green：讓測試通過

測試通過！

Refactor：擴展基本符號

擴展測試並重構實作：

更新 tests/Unit/Day15/RomanNumeralTest.php

<?php

use App\Roman\RomanNumeral;

describe('RomanNumeral fromRoman', function () {
    it('converts single roman symbols', function () {
        expect(RomanNumeral::fromRoman('I'))->toBe(1);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('V'))->toBe(5);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('X'))->toBe(10);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('L'))->toBe(50);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('C'))->toBe(100);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('D'))->toBe(500);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('M'))->toBe(1000);
    });
});

更新 app/Roman/RomanNumeral.php

<?php

namespace App\Roman;

class RomanNumeral
{
    private static array $symbols = [
        'M' => 1000,
        'CM' => 900,
        'D' => 500,
        'CD' => 400,
        'C' => 100,
        'XC' => 90,
        'L' => 50,
        'XL' => 40,
        'X' => 10,
        'IX' => 9,
        'V' => 5,
        'IV' => 4,
        'I' => 1
    ];

    public static function toRoman(int $number): string
    {
        // ... 現有實作 ...
    }

    public static function fromRoman(string $roman): int
    {
        $values = [
            'I' => 1,
            'V' => 5,
            'X' => 10,
            'L' => 50,
            'C' => 100,
            'D' => 500,
            'M' => 1000
        ];

        return $values[$roman] ?? 0;
    }
}

處理多個字符和減法規則 ➕➖

現在我們要處理更複雜的情況，包括多個字符的組合和減法規則：

更新 tests/Unit/Day15/RomanNumeralTest.php

<?php

use App\Roman\RomanNumeral;

describe('RomanNumeral fromRoman', function () {
    it('converts single roman symbols', function () {
        expect(RomanNumeral::fromRoman('I'))->toBe(1);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('V'))->toBe(5);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('X'))->toBe(10);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('L'))->toBe(50);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('C'))->toBe(100);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('D'))->toBe(500);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('M'))->toBe(1000);
    });

    it('converts additive and subtractive roman numerals', function () {
        expect(RomanNumeral::fromRoman('II'))->toBe(2);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('IV'))->toBe(4);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('IX'))->toBe(9);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('XL'))->toBe(40);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('MCMXCIV'))->toBe(1994);
    });
});

重構 fromRoman 方法來處理所有情況：

public static function fromRoman(string $roman): int
{
    $values = [
        'I' => 1, 'V' => 5, 'X' => 10, 'L' => 50,
        'C' => 100, 'D' => 500, 'M' => 1000
    ];

    $result = 0;
    $length = strlen($roman);

    for ($i = 0; $i < $length; $i++) {
        $current = $values[$roman[$i]];
        
        if ($i + 1 < $length && $current < $values[$roman[$i + 1]]) {
            $result -= $current; // 減法規則
        } else {
            $result += $current; // 加法規則
        }
    }

    return $result;
}

Red：添加輸入驗證

現在讓我們加入輸入驗證，確保只接受有效的羅馬數字：

更新 tests/Unit/Day15/RomanNumeralTest.php

describe('RomanNumeral fromRoman', function () {
    // ... 前面的測試 ...

    it('handles invalid roman numerals', function () {
        expect(fn () => RomanNumeral::fromRoman(''))->toThrow(InvalidArgumentException::class);
        expect(fn () => RomanNumeral::fromRoman('IIII'))->toThrow(InvalidArgumentException::class);
        expect(fn () => RomanNumeral::fromRoman('ABC'))->toThrow(InvalidArgumentException::class);
    });

    it('maintains bidirectional consistency', function () {
        $testNumbers = [1, 4, 5, 9, 10, 40, 50, 90, 100, 400, 500, 900, 1000, 1994];
        
        foreach ($testNumbers as $number) {
            $roman = RomanNumeral::toRoman($number);
            $converted = RomanNumeral::fromRoman($roman);
            expect($converted)->toBe($number);
        }
    });
});

Green：完整驗證實作

更新 app/Roman/RomanNumeral.php

public static function fromRoman(string $roman): int
{
    if (empty($roman)) {
        throw new InvalidArgumentException('Roman numeral cannot be empty');
    }

    if (!self::isValidRoman($roman)) {
        throw new InvalidArgumentException('Invalid roman numeral: ' . $roman);
    }

    $values = [
        'I' => 1, 'V' => 5, 'X' => 10, 'L' => 50,
        'C' => 100, 'D' => 500, 'M' => 1000
    ];

    $result = 0;
    $length = strlen($roman);

    for ($i = 0; $i < $length; $i++) {
        $current = $values[$roman[$i]];
        
        if ($i + 1 < $length && $current < $values[$roman[$i + 1]]) {
            $result -= $current;
        } else {
            $result += $current;
        }
    }

    return $result;
}

private static function isValidRoman(string $roman): bool
{
    if (!preg_match('/^[IVXLCDM]+$/', $roman)) {
        return false;
    }

    if (preg_match('/(IIII|XXXX|CCCC|VV|LL|DD)/', $roman)) {
        return false;
    }

    return true;
}

Refactor：雙向一致性測試

為了確保轉換的正確性，讓我們加入更多測試案例：

更新 tests/Unit/Day15/RomanNumeralTest.php

describe('RomanNumeral complete bidirectional conversion', function () {
    it('correctly converts edge cases', function () {
        // 邊界值測試
        expect(RomanNumeral::fromRoman('III'))->toBe(3);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('VIII'))->toBe(8);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('XIV'))->toBe(14);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('XXIX'))->toBe(29);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('XLIV'))->toBe(44);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('XCIX'))->toBe(99);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('CDXLIV'))->toBe(444);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('CMXCIX'))->toBe(999);
    });
    
    it('converts complex numbers correctly', function () {
        expect(RomanNumeral::fromRoman('MMXXIV'))->toBe(2024);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('MCMLXXXIV'))->toBe(1984);
        expect(RomanNumeral::fromRoman('MMMCMXCIX'))->toBe(3999);
    });
});

測試執行與驗證 ✅

執行所有測試來確認功能正常運作：

pest tests/Unit/Day15/

所有測試都應該通過，顯示我們的雙向轉換器已經完成！

常見問題排除

導入錯誤：確保正確 export/import 函數
轉換錯誤：檢查前瞻邏輯和索引跳躍
驗證問題：平衡嚴格性與實用性

性能分析 📊

複雜度分析

時間複雜度：O(n) - 需要遍歷每個字符
空間複雜度：O(1) - 只使用固定的查找表

優化策略

預計算常用轉換：快取常見羅馬數字
早期返回：遇到無效格式立即返回
批次處理：一次處理多個相同符號

今天的收穫 🏆

今天我們完成了羅馬數字的反向轉換功能：

關鍵成就

TDD 實踐：從簡單到複雜，逐步實作功能
算法理解：掌握羅馬數字解析和減法規則識別
程式碼品質：完整錯誤處理和邊界測試
系統設計：建立穩健的雙向轉換系統
除錯技能：學會追蹤算法執行和問題排除
性能意識：理解算法複雜度和優化策略

下一步展望

明天我們將繼續完善羅馬數字轉換器，加入更多的測試案例和功能增強，確保我們的實作能夠處理各種邊界情況和實際應用需求。

透過 TDD 的紅綠重構循環，我們成功建立了一個穩健的雙向轉換系統，這種方法確保了程式碼的正確性和可維護性 🚀

Day 14 - 完整範圍實作（1-3999） 🏛️

Day 16 - 效能優化 🚀

系列文

Laravel Pest TDD 實戰：從零開始的測試驅動開發共 21 篇

RSS系列文訂閱系列文

1 人訂閱

完整目錄

熱門推薦

{{ item.channelVendor }} | {{ item.webinarstarted }} |

直播中

尚未有邦友留言

立即登入留言

參賽組數

710 組

團體組數

37 組

累計文章數

5243 篇

最後報名日

9/15

15th鐵人賽 16th鐵人賽 13th鐵人賽 14th鐵人賽 12th鐵人賽 11th鐵人賽鐵人賽 2019鐵人賽 javascript 2018鐵人賽 17th鐵人賽 python 2017鐵人賽 windows php c# windows server linux css react

IT邦幫忙

Laravel Pest TDD 實戰：從零開始的測試驅動開發系列 第 15 篇

Day 15 - 羅馬數字反向轉換 🔄

旅程回顧 📍

今天的目標 🎯

理解羅馬數字規則

基本符號與規則

解析策略與減法規則

開始 TDD 循環 🔴🟢🔵

Red：第一個測試失敗

Green：讓測試通過

Refactor：擴展基本符號

處理多個字符和減法規則 ➕➖

Red：添加輸入驗證

Green：完整驗證實作

Refactor：雙向一致性測試

測試執行與驗證 ✅

常見問題排除

性能分析 📊

複雜度分析

優化策略

今天的收穫 🏆

關鍵成就

下一步展望

尚未有邦友留言

標記使用者

Laravel Pest TDD 實戰：從零開始的測試驅動開發系列第 15 篇