Задача: 34. Find First and Last Position of Element in Sorted Array
Сложность: medium

Дан массив целых чисел nums, отсортированный в неубывающем порядке, найдите начальную и конечную позицию заданного целевого значения.

Если целевое значение не найдено в массиве, верните [-1, -1].

Вы должны написать алгоритм со временной сложностью O(log n).

Пример:

Input: nums = [5,7,7,8,8,10], target = 8
Output: [3,4]

👨‍💻 Алгоритм:

1️⃣Определите функцию под названием findBound, которая принимает три аргумента: массив, целевое значение для поиска и булевое значение isFirst, указывающее, ищем ли мы первое или последнее вхождение цели.
Мы используем 2 переменные для отслеживания подмассива, который мы сканируем. Назовем их begin и end. Изначально begin устанавливается в 0, а end — в последний индекс массива.

2️⃣Мы итерируем, пока begin не станет больше, чем end.
На каждом шаге мы вычисляем средний элемент mid = (begin + end) / 2. Мы используем значение среднего элемента, чтобы решить, какую половину массива нам нужно искать.
Если nums[mid] == target:
Если isFirst true — это означает, что мы пытаемся найти первое вхождение элемента. Если mid == begin или nums[mid - 1] != target, тогда мы возвращаем mid как первое вхождение цели. В противном случае мы обновляем end = mid - 1.
Если isFirst false — это означает, что мы пытаемся найти последнее вхождение элемента. Если mid == end или nums[mid + 1] != target, тогда мы возвращаем mid как последнее вхождение цели. В противном случае мы обновляем begin = mid + 1.

3️⃣Если nums[mid] > target — мы обновляем end = mid - 1, так как мы должны отбросить правую сторону массива, поскольку средний элемент больше цели.
Если nums[mid] < target — мы обновляем begin = mid + 1, так как мы должны отбросить левую сторону массива, поскольку средний элемент меньше цели.
В конце нашей функции мы возвращаем значение -1, что указывает на то, что цель не найдена в массиве.
В основной функции searchRange мы сначала вызываем findBound с isFirst, установленным в true. Если это значение равно -1, мы можем просто вернуть [-1, -1]. В противном случае мы вызываем findBound с isFirst, установленным в false, чтобы получить последнее вхождение, а затем возвращаем результат.

😎 Решение:

class Solution:
    def searchRange(self, nums: List[int], target: int) -> List[int]:
        lower_bound = self.findBound(nums, target, True)
        if lower_bound == -1:
            return [-1, -1]

        upper_bound = self.findBound(nums, target, False)

        return [lower_bound, upper_bound]

    def findBound(self, nums: List[int], target: int, isFirst: bool) -> int:
        N = len(nums)
        begin, end = 0, N - 1
        while begin <= end:
            mid = int((begin + end) / 2)

            if nums[mid] == target:
                if isFirst:
                    if mid == begin or nums[mid - 1] < target:
                        return mid
                    end = mid - 1
                else:
                    if mid == end or nums[mid + 1] > target:
                        return mid
                    begin = mid + 1

            elif nums[mid] > target:
                end = mid - 1
            else:
                begin = mid + 1

        return -1

Ставь 👍 и забирай 📚 Базу знаний