LeetCode 34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

题目描述

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。
你的算法时间复杂度必须是 \(O(\log n)\) 级别。
如果数组中不存在目标值，返回 [-1, -1]。

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]

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode-cn.com/problems/find-first-and-last-position-of-element-in-sorted-array

思路解析

题目要求时间复杂度为\(O(\log n)\)，考虑用二分法。
找左边界和有边界均可以使用二分法找到，只是在 nums[mid] == target 时，不要急于返回 true，而是继续向前和向后遍历得到前后边界。

代码实现

class Solution {
private:
    int searchLeft(vector<int>& nums, int target) {
        int lo = 0;
        int hi = nums.size() - 1;
        while(lo <= hi) {
            if(nums[lo] == target)
                return lo;
            int mid = (lo + hi) / 2;
            if(nums[mid] == target) {
                while(nums[mid] == target)
                    mid--;
                return mid + 1;
            }
            else if(nums[mid] < target) {
                lo = mid + 1;
            }
            else {
                hi = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }
    int searchRight(vector<int>& nums, int target) {
        int lo = 0;
        int hi = nums.size() - 1;
        while(lo <= hi) {
            if(nums[hi] == target)
                return hi;
            int mid = (lo + hi) / 2;
            if(nums[mid] == target) {
                while(nums[mid] == target)
                    mid++;
                return mid - 1;
            }
            else if(nums[mid] < target) {
                lo = mid + 1;
            }
            else {
                hi = mid - 1;
            }
        }
        return -1;
    }
public:
    vector<int> searchRange(vector<int>& nums, int target) {
        vector<int> result(2, -1);
        result[0] = searchLeft(nums, target);
        result[1] = searchRight(nums, target);
        return result;
    }
};