力扣网C语言编程题：在数组中查找目标值位置

一. 简介

本文记录一下力扣网上涉及数组的问题：排序数组中查找目标值的位置。主要以C语言实现。

二. 力扣网C语言编程题：在数组中查找目标值位置

题目：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 = [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

题目分析：

首先，题目提到数组是非递减序列，就是说从左到右元素是不严格递增的，即每个元素大于或等于前一个元素。

其次，题目要求方法的时间复杂度必须是  O(log n)。

结合上面的信息可推测，本题目可能是要求使用二分查找法来实现。

1. 解题思路一（暴力解法）：

利用数组有序的特点从头到尾遍历一遍数组（相等的元素都在一起）。

暴力解法就是直接遍历数组，找到 target第一次出现的位置和最后一次出现的位置。

这种解法的其实不满足题目要求的，因为这种方法的时间复杂度是 O(n)，已经超过 O(log n)。

具体方法如下：

(1) 动态申请一段内存存放返回的数据（只要 存储2个元素的缓存即可）；首先，缓存中元素都赋值为 -1；

(2) 遍历数组，判断 nums[i] 是否等于 target：

如果nums[i] 等于 target：再判断 ret_ptr[0] 是否为初始值（确认是否是第一次出现的位置）；

ret_ptr[0] 是初始值：则记录元素Index：ret_ptr[0] = index；ret_ptr[0] 不是初始值，则将当前的 index值更新到ret_ptr[1]： ret_ptr[1] = index；

C语言实现如下：

//暴力解法
/**
 * Note: The returned array must be malloced, assume caller calls free().
 */
int* searchRange(int* nums, int numsSize, int target, int* returnSize) {
    int i;
    int* ret_ptr = (int*)malloc(2* sizeof(int));
    ret_ptr[0] = -1;
    ret_ptr[1] = -1;
    
    if((nums == NULL) || (numsSize <= 0) || (returnSize == NULL)){
        return ret_ptr;
    }

    *returnSize = 2;
    for(i = 0; i < numsSize; i++) {
        if(nums[i] == target) {
            if(ret_ptr[0] == -1) { //判断是否是第一次出现的位置,是则记录下元素的index
                ret_ptr[0] = i;
            }
            ret_ptr[1] = i; //记录最后一次出现的位置
        }
    }

    return ret_ptr;
}

这里实现上注意，当数组为空时，处理上返回了 申请的内存指针（但是这里内存也赋了初始值），而不是返回NULL。这样做比较合适。

上面实现方法虽然编译通过，但是该实现方法时间复杂度为 O(n)，不满足题目要求。

2. 解题思路二：（二分查找法）

题目说数组是非递减序列，也就是说数组元素从左到右元素是不严格递增的，即每个元素大于或等于前一个元素。有序序列中查找一个目标值，符合 "二分查找法" 的特点。

C语言实现如下：

可以看出，二分查找法