二分法查找有序数组

题目链接-来源:力扣(LeetCode)

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]

思路:

已知有序数组,那么大体框架依然是二分法。问题在于,我们二分查找的目标是什么。
举例,对于示例中的 nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8,我们需要二分地查找第一个 ‘8’(位于下标 3 处)和最后一个 ‘8’(位于下标 4 处)。这样的话,我们需要实现两套逻辑,两套逻辑都要先二分找到 target(或者确定 target 不存在),然后第一个逻辑定位到最左侧的 target 值,第二个定位到最右侧。
当然,我们也可以进行适当处理,用同一套逻辑覆盖这个问题。比如,我们的查找目标是实现 「二分查找大于等于 target 的第一个数字」的功能,这样我们用同一个逻辑去查找 target 和 target - 1,同样可以完成任务。
时间复杂度:O(logn)
空间复杂度:O(1)

实现:

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class Solution {
public int[] searchRange(int[] nums, int target) {
int start = helper(nums, target - 1), end = helper(nums, target) - 1;
if (end >= start && nums[end] == target) {
return new int[] {start, end};
} else {
return new int[] {-1, -1};
}
}
private int helper(int[] arr, int target) {
int l = 0, r = arr.length - 1;
while (l <= r) {
int mid = l + ((r - l) >> 1);
int valM = arr[mid];
if (target >= valM) {
l = mid + 1;
} else {
r = mid - 1;
}
}
return l;
}
}