LeetCode 34. Search for a Range

Description:

Given an array of integers sorted in ascending order, find the starting and ending position of a given target value.

Your algorithm’s runtime complexity must be in the order of O(log n).

If the target is not found in the array, return [-1, -1].

Example:

Given [5, 7, 7, 8, 8, 10] and target value 8,
return [3, 4].

分析：

这道题比较简单，可直接以常规解法（两个一层循环）和改进的二分搜索算法来求解。
第一种解法：由于数组是按从小到大排好序的，所以可以直接利用两个一层循环求出最左和最右两个数组下标，将它们放入结果数组即可。

首先循环从数组下标为0开始，即从数组最小值开始，往后找出第一个和target值相等的数，将该数的下标放进结果数组，并退出该循环。
然后再一次循环，从数组下标为nums.size() - 1开始，即从数组最大值开始，往前找出第一个和target值相等的数，将该数的下标放进结果数组，并退出该循环。
需要注意的是，原始数组可能为空，也可能不为空，但没有和target值相等的数，此时要返回一个[-1, -1]的结果数组。

第二种解法：利用二分搜索算法。

首先，找出和target值相等的最左边的数，即下标最小的数，将其放进结果数组。该过程利用一个while循环，循环条件为left < right，left初始为0，right初始为nums.size() - 1，在循环中判断nums[mid]是否小于target，若成立left更新为mid+1，否则right=mid；
若循环结束后nums[left] != target，说明没有和target值相等的数，返回[-1, -1]。反之，将left值放进结果数组。
接下来再一个while循环，找出和target值相等的最右边的数，即下标最大的数，循环从上述left值开始到数组结束，判断nums[mid]是否大于target，若成立right更新为mid-1，否则left=mid。
最后将right值放进结果数组。
要注意输入数组可能为空，所以一开始先判断是否为空，为空直接返回[-1, -1]。

代码如下：

Solution 1:

class Solution {
public:
    vector<int> searchRange(vector<int>& nums, int target) {
        vector<int> res;
        vector<int> res1;
        res1.push_back(-1);
        res1.push_back(-1);
        for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
            if (nums[i] == target) {
                res.push_back(i);
                break;
            }
        }
        for (int i = nums.size() - 1; i >= 0; i--) {
            if (nums[i] == target) {
                res.push_back(i);
                break;
            }
        }
        if (res.size() == 0) {
            return res1;
        }
        return res;
    }
};

Solution 2:

class Solution {
public:
    vector<int> searchRange(vector<int>& nums, int target) {
        vector<int> res;
        vector<int> res1;
        res1.push_back(-1);
        res1.push_back(-1);
        if (nums.size() == 0) return res1;

        int left = 0, right = nums.size() - 1;
        while (left < right) {
            int mid = (left + right) / 2;
            if (nums[mid] < target) left = mid + 1;
            else right = mid;
        }
        if (nums[left] != target) return res1;
        else res.push_back(left);
        
        right = nums.size() - 1;
        while (left < right) {
            int mid = (left + right) / 2 + 1;
            if (nums[mid] > target) right = mid - 1;
            else left = mid;
        }
        res.push_back(right);
        return res;
    }
};