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709 字
4 分钟
二分查找:左右边界
2026-08-11
2026-08-11

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一、把问题拆成两次边界搜索#

LeetCode 34. 在排序数组中查找元素的第一个和最后一个位置

左边界是第一个等于 target 的位置,右边界是最后一个等于 target 的位置。使用闭区间 [left, right] 搜索时,需要先确定区间外已经知道什么,再决定 mid 是否仍可能是答案。

搜索目标left 左侧right 右侧
左边界< target>= target
右边界<= target> target

表格描述的是候选区间外侧,不包含仍待判断的 [left, right]

二、寻找左边界#

左边界搜索使用下中点:

mid = left + (right - left) / 2
  • nums[mid] < target 时,mid 及其左侧不可能是答案,令 left = mid + 1
  • nums[mid] >= target 时,mid 仍可能是第一个目标值,令 right = mid 保留它。

当区间只剩 [i, i + 1] 时,下中点为 i。无论更新 left = mid + 1 还是 right = mid,区间都会继续缩小。

三、寻找右边界#

右边界搜索使用上中点:

mid = left + (right - left) / 2 + 1
  • nums[mid] <= target 时,mid 仍可能是最后一个目标值,令 left = mid 保留它。
  • nums[mid] > target 时,mid 及其右侧不可能是答案,令 right = mid - 1

如果这里仍使用下中点,那么在 [i, i + 1] 中会得到 mid == left == i。一旦进入 left = mid 分支,区间不会变化,从而产生死循环。改用上中点后,mid == i + 1,两个分支都能让区间收缩。

四、目标不存在时的校验#

这两次搜索都会返回数组中的一个候选下标,但候选值不一定等于 target。例如数组只有 [5] 时,查找 46 都会得到候选位置 0,因此不能只用“左候选是否大于右候选”判断目标是否存在。

完整代码需要额外处理空数组,并检查两个候选位置的值:

class Solution {
public int[] searchRange(int[] nums, int target) {
int[] ret = new int[2];
int left = 0;
int right = nums.length - 1;
while (left < right) {
int mid = left + (right - left) / 2;
if (nums[mid] < target) {
left = mid + 1;
} else {
right = mid;
}
}
ret[0] = left;
left = 0;
right = nums.length - 1;
while (left < right) {
int mid = left + (right - left) / 2 + 1;
if (nums[mid] <= target) {
left = mid;
} else {
right = mid - 1;
}
}
ret[1] = right;
if (nums.length == 0
|| nums[ret[0]] != target
|| nums[ret[1]] != target) {
ret[0] = -1;
ret[1] = -1;
}
return ret;
}
}

两次二分搜索的时间复杂度均为 O(log n),总时间复杂度仍为 O(log n);除返回数组外,额外空间复杂度为 O(1)

二分查找:左右边界
https://blog.csdn.net/2501_93882415/article/details/163671761
作者
Mem0rin
发布于
2026-08-11
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0

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