LeetCode-34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

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34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

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给定一个按照升序排列的整数数组 nums，和一个目标值 target。找出给定目标值在数组中的开始位置和结束位置。

如果数组中不存在目标值 target，返回 [-1, -1]。

进阶：

• 你可以设计并实现时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题吗？

示例 1：

输入： nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8
输出： [3,4]

示例 2：

输入： nums = [5,7,7,8,8,10], target = 6
输出： [-1,-1]

示例 3：

输入： nums = [], target = 0
输出： [-1,-1]

提示：

• 0 <= nums.length <= 105
• -109 <= nums[i] <= 109
• nums 是一个非递减数组
• -109 <= target <= 109

题解分析

解法一：二分法

1. 本题其实是二分法的模板题，与传统的二分法不同的是，这里有重复元素且需要找上下边界。
2. 需要注意的是，我们可以使用一个变量来记录结果，然后不断向左右进行压缩以找到指定的边界。

class Solution {
    public int[] searchRange(int[] nums, int target) {
        return new int[]{searchLeft(nums, target), searchRight(nums, target)};
    }
    private int searchLeft(int[] nums, int target){
        int n = nums.length;
        int left = 0, right = n-1;
        int ans = 0;
        while(left <= right){
            int mid = left + (right - left) / 2;
            if(nums[mid] >= target){
                ans = mid;
                right = mid - 1;
            }else if(nums[mid] < target){
                left = mid + 1;
            }
        }
        if(ans >= 0 && ans < n && nums[ans] == target){
            return ans;
        }
        return -1;
    }

    private int searchRight(int[] nums, int target){
        int n = nums.length;
        int left = 0, right = n-1;
        int ans = 0;
        while(left <= right){
            int mid = left + (right - left) / 2;
            if(nums[mid] <= target){
                ans = mid;
                left = mid + 1;// 不断向右搜索
            }else if(nums[mid] > target){
                right = mid -1;
            }
        }
        if(ans >= 0 && ans < n && nums[ans] == target){
            return ans;
        }
        return -1;
    }
}