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在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

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。 示例 1: 输入: nums = …

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中等 · 二分·搜索·答案·空间

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答案摘要

我们可以进行两次二分查找,分别查找出左边界和右边界。 时间复杂度 $O(\log n)$,其中 是数组 的长度。空间复杂度 。

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题目描述

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。

 

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
lightbulb

解题思路

方法一:二分查找

我们可以进行两次二分查找,分别查找出左边界和右边界。

时间复杂度 O(logn)O(\log n),其中 nn 是数组 nums\textit{nums} 的长度。空间复杂度 O(1)O(1)

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class Solution:
    def searchRange(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        l = bisect_left(nums, target)
        r = bisect_left(nums, target + 1)
        return [-1, -1] if l == r else [l, r - 1]
speed

复杂度分析

指标
时间complexity is O(log n) because each boundary search halves the search space. Space complexity is O(1) since no extra structures are used; only pointers and indices are maintained.
空间Depends on the final approach
psychology

面试官常问的追问

外企场景
  • question_mark

    Check if the candidate identifies both leftmost and rightmost positions using separate searches.

  • question_mark

    Listen for correct pointer movement logic to handle duplicates without scanning the entire array.

  • question_mark

    Expect clarification on edge cases, such as empty arrays or targets at array boundaries.

warning

常见陷阱

外企场景
  • error

    Using a single binary search and assuming the first match is the left boundary.

  • error

    Incorrect pointer updates that skip valid duplicates, causing wrong last position.

  • error

    Neglecting validation after search, which can return indices when target is absent.

swap_horiz

进阶变体

外企场景
  • arrow_right_alt

    Find the count of target occurrences using the same binary search boundaries approach.

  • arrow_right_alt

    Return all ranges of multiple target values efficiently in one pass.

  • arrow_right_alt

    Handle rotated sorted arrays while still identifying first and last positions with modified binary search.

help

常见问题

外企场景

在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置题解:二分·搜索·答案·空间 | LeetCode #34 中等