34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

力扣原题链接(点我直达)

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

第一版

最后执行的输入为

[1,2,2] 2

返回的错误为:AddressSanitizer: heap-buffer-overflow on address 0x60200000053c at pc 0x0000004066e1 bp

这是数组越界的错误

左看右看也没找到越界在哪里

vector<int> searchRange(vector<int>& nums, int target) {
    if (nums.empty() || nums[0] > target || nums[nums.size() - 1] < target) return vector<int>{-1, -1};//当nums为空或者最小值也大于target或者最大值依然//小于target,直接返回
    
    int minIndex,maxIndex,mid, low = 0, high = nums.size() - 1;
    while (low + 1 < high) {
        mid = low + (high - low) / 2;
        if (nums[mid] == target) //找到目标做处理
        {
            while (nums[mid] == target)
            {
                mid--;
            }
            minIndex = mid + 1;
            mid++;
            while (nums[mid] == target)//越界在这里
            {
                mid++;
            }
            maxIndex = mid - 1;
            return { minIndex,maxIndex };
        }
        else if (nums[mid] > target) {
            high = mid;
        }
        else { low = mid; }
    }

    if (nums[low] == target) {
        if (nums[high] == target)  return { low,high };
        else
            return { low,low };
    }
    else if (nums[high] == target) {
        return { high,high };
    }
    else
        return { -1,-1 };   
    }

越界解析 :nums[2]为最后一个元素,等于target,此时再进入循环,mid++,所以访问nums[3]即为越界,所以判断条件不够,不止上届,同样的下界也应该增加判断条件

第二版

vector<int> searchRange(vector<int>& nums, int target) {
if (nums.empty() || nums[0] > target || nums[nums.size() - 1] < target) return {-1, -1};

int minIndex,maxIndex,mid, low = 0, high = nums.size() - 1;
while (low + 1 < high) {
    mid = low + (high - low) / 2;
    if (nums[mid] == target)
    {
        while (mid>=0 && nums[mid] == target)//这里增加界限判断,不至于越界访问
        {

            mid--;
        }
        if (mid < 0) { 
            minIndex = 0; mid = 0; 
        }
        else
        {
            minIndex = ++mid;
        }

        while (mid<nums.size() && nums[mid] == target)//这里增加界限判断,不至于越界访问
        {
            mid++;
        }
        if (mid == nums.size()) {//虽然此时满足mid==nums.size(),但10并不是target
            maxIndex = nums.size()-1; 
        }
        else
        {
            minIndex = --mid;
        }

        return { minIndex,maxIndex };
    }
    else if (nums[mid] > target) {
        high = mid;
    }
    else { low = mid; }
}
if (nums[low] == target) {
    if (nums[high] == target)  return { low,high };
    else
        return { low,low };
}
else if (nums[high] == target) {
    return { high,high };
}
else
    return { -1,-1 };
}

最后输入为输入:[5,7,7,8,8,10] 8

输出:[3,5]

预期:[3,4]

此时跟上面又有不同,这里10为末尾元素,也不是目标,10的前面一个是目标元素,虽然此时mid=nums.size(),,但是mid=nums.size()-1=5,还是指的是10,所以如果最后到了数组末尾,还需要再加判断

第三版本

vector<int> searchRange(vector<int>& nums, int target) {
if (nums.empty() || nums[0] > target || nums[nums.size() - 1] < target) 
    return { -1, -1 };//当nums为空或者最小值也大于target或者最大值依然小于target,直接返回

int minIndex, maxIndex, mid, low = 0, high = nums.size() - 1;
while (low + 1 < high) {//在数组内部查找
    mid = low + (high - low) / 2;
    if (nums[mid] == target)//招到了target
    {
        int tempMid = mid;//双份mid更方便一些,一份查找左边界,一份查找有边界
        while (mid >= 0 && nums[mid] == target)//左侧查找边界
        {
            mid--;
        }
        if (mid < 0) { //到了数组头了,还需要再加判断头元素是不是target
            if (nums[0] == target) minIndex = 0;
            else
                minIndex = mid + 2;
        }
        else //没到数组头,说明头元素不是target
            minIndex = ++mid;

        while (tempMid <= nums.size() - 1 && nums[tempMid] == target)//右侧查找边界
        {
            tempMid++;
        }
        if (tempMid == nums.size()) {//到了数组尾部了,还需要再加判断尾部元素是不是target
            if (nums[nums.size() - 1] == target) maxIndex = nums.size() - 1;
            else
                maxIndex = nums.size() - 2;
        }
        else//没到数组尾部,说明尾部元素不是target
            maxIndex = --tempMid;
        return { minIndex,maxIndex };
    }
    else if (nums[mid] > target) {
        high = mid;
    }
    else { low = mid; }
}

if (nums[low] == target) {//没在数组除了low和high的位置找到target,再处理
    if (nums[high] == target)  return { low,high };
    else
        return { low,low };
}
else if (nums[high] == target) {
    return { high,high };
}
else
    return { -1,-1 };
}

执行用时 :8 ms, 在所有 C++ 提交中击败了95.18%的用户

内存消耗 :10.4 MB, 在所有 C++ 提交中击败了76.75%的用户