在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置-LeetCode
34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置
🎯 问题描述(来源于LeetCode)
描述:
给你一个按照非递减顺序排列的整数数组 nums,和一个目标值 target。请你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]。
你必须设计并实现时间复杂度为 O(log n) 的算法解决此问题。
说明:
-
这是一个二分查找问题。
-
核心逻辑是找到目标值的下界(第一个大于等于目标值的位置)。
-
通过两次二分查找,分别找到目标值的起始位置和结束位置。
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示例:
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示例 1:
1 | 输入:nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8 |
- 示例 2:
1 | 输入:nums = [5,7,7,8,8,10], target = 6 |
💻 解题思路
思路1:二分查找(下界)
思路1:代码实现
1 | class Solution: |
思路1:📊 性能分析
- 时间复杂度:
- 其中 是数组
nums的长度。 - 代码中调用了两次
lowerbond函数,每次都是二分查找,时间复杂度为 。 - 总时间复杂度为 。
- 其中 是数组
- 空间复杂度:
- 只使用了常数个额外变量,没有使用额外的数据结构。
思考
-
二分查找模板:
- 代码使用了开区间的二分查找模板:
left = -1, right = len(nums),循环条件为while left + 1 < right。 - 这种模板的优点是边界处理简单,不需要考虑
left == right的情况。 - 最终返回的
right就是第一个大于等于target的位置。
- 代码使用了开区间的二分查找模板:
-
起始位置:
start = lowerbond(nums, target)找到第一个大于等于target的位置。- 如果
start超出数组范围或nums[start] != target,说明target不在数组中。
-
结束位置:
end = lowerbond(nums, target + 1) - 1找到第一个大于等于target + 1的位置,然后减 1,得到最后一个等于target的位置。- 这种技巧避免了单独处理
target的结束位置,代码更简洁。
-
边界情况:
- 数组为空:
lowerbond返回 0,start == len(nums)成立,返回[-1, -1]。 - 目标值不存在:
start指向第一个大于target的位置,nums[start] != target成立,返回[-1, -1]。 - 目标值在数组开头或结尾:
lowerbond能正确处理边界情况。
- 数组为空:
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