力扣每日一题34：在排序数组中查找元素的第一个位置和最后一个位置

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：

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输入：nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8
输出：[3,4]

示例 2：

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输入：nums = [5,7,7,8,8,10], target = 6
输出：[-1,-1]

示例 3：

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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

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思路及解法：

大体框架就是找到数组中第一个等于target的数的位置left，和第一个大于target的位置right。如果left存在就返回[left,right-1],否则返回[-1,-1]

由于数组是非递减的，我们可以用二分法求left和right。

找第一个等于target的数的位置：

先设置要寻找的区间左端点lo=0，右端点hi=numsSize-1，当lo<=hi时，做一个循环。如果说左端点等于target，那么left就等于lo，即if(nums[lo]==target) return lo;如果左端点就大于target或者是右端点小于target，则说明不存在left，就返回-1；取中点mid=(lo+hi)/2，如果说nums[mid]>=target，说明left在左半部分，hi=mid，否则target就在右半部分，lo=mid+1。

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int binarysearch1(int *nums,int numsSize,int target)
 {//第一个等于target的位置
     int lo=0,hi=numsSize-1;
     int ans=-1;
     int mid;
     while(lo<=hi)
     {
         if(nums[lo]==target) return lo;
         //target不在区间里
         if(nums[lo]>target||nums[hi]<target)
         {
             break;
         }
         mid=(lo+hi)/2;
         if(target<=nums[mid])
         {
             hi=mid;
         }
         else
         {
             lo=mid+1;
         }
     }
     return ans;
 }

找到第一个大于target的数的位置right：

这里的方法和找left的方法差不多，也是先设置要寻找的区间左端点lo=0，右端点hi=numsSize-1，当lo<=hi时，做一个循环。在循环里，如果nums[hi]<=target，则表明数组里没有大于target的数字，那直接返回numsSize；如果说nums[lo]大于target，则表明第一个数就大于target，返回lo；取区间中点mid=（lo+hi）/2，如果说nums[mid]<=target，则说明第一个大于target的数在区间右半部分，所以lo=mid+1；否则说明right在区间左半部分，hi=mid。

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int binarysearch2(int *nums,int numsSize,int target)
 {//第一个大于target的位置
     int ans=numsSize;
     int lo=0,hi=numsSize-1;
     int mid;
     while(lo<=hi)
     {
         mid=(lo+hi)/2;
         if(nums[lo]>target) return lo;
         //区间内所有数都小于等于target
         if(nums[hi]<=target)
         {
             return ans;
         }
         if(nums[mid]<=target)
         {
             lo=mid+1;
         }
         else
         {
             hi=mid;
         }
     }
     return ans;
 }

细心的朋友会发现上面两个函数很像，可以优化合并成一个函数，增加代码复用率，这个交给你们吧（其实是我不会）。

代码：

复制代码

/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
 int binarysearch1(int *nums,int numsSize,int target)
 {//第一个等于target的位置
     int lo=0,hi=numsSize-1;
     int ans=-1;
     int mid;
     while(lo<=hi)
     {
         if(nums[lo]==target) return lo;
         //target不在区间里
         if(nums[lo]>target||nums[hi]<target)
         {
             break;
         }
         mid=(lo+hi)/2;
         if(target<=nums[mid])
         {
             hi=mid;
         }
         else
         {
             lo=mid+1;
         }
     }
     return ans;
 }
 int binarysearch2(int *nums,int numsSize,int target)
 {//第一个大于target的位置
     int ans=numsSize;
     int lo=0,hi=numsSize-1;
     int mid;
     while(lo<=hi)
     {
         mid=(lo+hi)/2;
         if(nums[lo]>target) return lo;
         //区间内所有数都小于等于target
         if(nums[hi]<=target)
         {
             return ans;
         }
         if(nums[mid]<=target)
         {
             lo=mid+1;
         }
         else
         {
             hi=mid;
         }
     }
     return ans;
 }
int* searchRange(int* nums, int numsSize, int target, int* returnSize){
    int left=binarysearch1(nums,numsSize,target);
    int right=binarysearch2(nums,numsSize,target);
    int *ans=(int *)malloc(2*sizeof(int));
    (*returnSize)=2;
    if(left==-1)
    {
        ans[0]=ans[1]=-1;
    }
    else
    {
        ans[0]=left;
        ans[1]=right-1;
    }
    return ans;
}