Как найти самый маленький элемент массива

Write an efficient C++/C program to find the smallest and second smallest element in an array.

Example:

Input:  arr[] = {12, 13, 1, 10, 34, 1}
Output: The smallest element is 1 and 
        second Smallest element is 10

Approach 1:

A Simple Solution is to sort the array in increasing order. The first two elements in the sorted array would be the two smallest elements. In this approach, if the smallest element is present more than one time then we will have to use a loop for printing the unique smallest and second smallest elements. 

Below is the implementation of the above approach:

smallest element is 1
second smallest element is 9

Time complexity: O(N*logN)
Auxiliary space: O(1)

Approach 2A: 

A Better Solution is to scan the array twice. In the first traversal find the minimum element. Let this element be x. In the second traversal, find the smallest element greater than x.

Using this method, we can overcome the problem of Method 1 which occurs when the smallest element is present in an array more than one time.

The above solution requires two traversals of the input array. 

smallest element is: 1
second smallest element is: 10

Time complexity: O(N)
Auxiliary space: O(1)

Approach 2B:

Efficient Solution can find the minimum two elements in one traversal. Below is the complete algorithm.

Algorithm: 

1. Initialize both first and second smallest as INT_MAX

first = second = INT_MAX

2. Loop through all the elements.

• If the current element is smaller than first, then update first and second. 
• Else if the current element is smaller than second then update second.

Below is the implementation of the above approach:

The smallest element is 1 and second Smallest element is 10

The same approach can be used to find the largest and second-largest elements in an array.

Time Complexity: O(n)
Auxiliary Space: O(1)

Approach 3:

A N*log(N) approach using Priority_queue data structure. You can read about Priority Queue in more detail here.

smallest element : 1
second smallest element : 2

Time Complexity: O(n*log(n))
In a priority queue time for adding each element is O(logn) and we are adding all the elements so the total time taken by the priority queue will be O(n*logn)

Auxiliary Space: O(n)

The extra space is used to store the elements in the priority queue.

Related Article: Minimum and Second minimum elements using minimum comparisons

Approach 4: Using list properties

Algorithm:

• Step 1: Declare a  new list
• Step 2: Check length of the original list is more than 2 or not.
• Step 3: Append the smallest element from the original list into new list.
• Step 4: Count the number times smallest element appeared in the original list, then run a loop to remove all the smallest elements from the original list.
• Step 5: After removing all smallest elements, now find for 2nd smallest element using min function.
• Step 6: return new list which contains the smallest element and 2nd smallest element.

Example:

Time Complexity: O(N)
Auxiliary Space: O(1)

Please write comments if you find any bug in the above program/algorithm or other ways to solve the same problem.

Last Updated :
13 Apr, 2023

Like Article

Save Article

Самый простой способ

Разумеется, проще всего получить минимальный и максимальный элементы массива с помощью функций min() и max():

$arr = [8, 4, 12, 9];
$max = max($arr); // 12
$min = min($arr); // 4

Однако на форумах часто просят написать скрипт, не использующий эти функции. Чаще всего этого требуют преподаватели учебных учреждений.

Условия задачи

1. Найти наибольший наименьший элементы в одномерном числовом массиве.
2. Определить номер минимального и максимального элементов заданного одномерного массива.
3. Найти минимальное и максимальное значение в ассоциативном массиве.

Общий принцип поиска элементов

Во всех решениях мы будем использовать одну и ту же логику.

Согласно условию, нам необходимо объявить числовой массив произвольной длины. Также объявим 4 переменные, в которые будем помещать найденные значения и их ключи:

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;

Далее перебираем массив в цикле и на каждой итерации проверяем, больше ли текущее значение, чем самое большое, что мы находили до этого.

И если больше – будем записывать в $max новое максимальное значение, а в $max_key его ключ. Абсолютно также поступим и с минимальными ключом и значением.

Пример с циклом foreach:

foreach($arr as $k => $v)
{
	if($v > $max)
	{
		$max = $v;
		$max_key = $k;
	}

	if($v < $min)
	{
		$min = $v;
		$min_key = $k;
	}
}

На данном этапе наш код уже будет работать, но это ещё не всё. Попробуем изменить исходный массив и посмотрим на результат:

<?php
$arr = [0, -12];
$max = null;

foreach($arr as $v)
{
	if($v > $max)
		$max = $v;
}

var_dump($max); // -12

Максимальным должно быть число 0, но скрипт вывел -12. Дело в том, что PHP не считает истинным выражение 0 > null, поэтому ноль на первой итерации цикла не записался в переменную $max.

Для решения этой проблемы просто добавим условие, что если $max === null, т.е. если это первая итерация, то в любом случае записываем текущее значение в $min и $max:

<?php
$arr = [0, -12];
$max = null;

foreach($arr as $v)
{
    if($v > $max or $max === null)
        $max = $v;
}

var_dump($max); // -12

Минимальный и максимальный элементы с циклом FOREACH

Решение:

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;

foreach($arr as $k => $v)
{
	if($v > $max or $max === null)
	{
		$max = $v;
		$max_key = $k;
	}

	if($v < $min or $min === null)
	{
		$min = $v;
		$min_key = $k;
	}
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Минимальный и максимальный элементы с циклом WHILE

Решение 1: счётчик + count()

Цикл будет выполняться до тех пор, пока значение счётчика $i не превысит количество элементов массива.

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;
$i = 0;

while($i < count($arr))
{
    if($arr[$i] > $max or $max === null)
    {
        $max = $arr[$i];
        $max_key = $i;
    }

    if($arr[$i] < $min or $min === null)
    {
        $min = $arr[$i];
        $min_key = $i;
    }

	$i++;
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Решение 2: счётчик + isset()

Запускаем вечный цикл while и в каждой итерации цикла проверяем существование следующего элемента с помощью isset(). Если его нет – выходим из цикла оператором break:

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;
$i = 0;

while(true)
{
	if(isset($arr[$i]))
	{
		if($arr[$i] > $max or $max === null)
		{
			$max = $arr[$i];
			$max_key = $i;
		}

		if($arr[$i] < $min or $min === null)
		{
			$min = $arr[$i];
			$min_key = $i;
		}
	}
	else
		break;

	$i++;
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Решение 3: list() + each()

Функция each() возвращает ключ и значение текущего элемента массива и смещает его внутренний указатель на единицу. Функция list() используется просто для удобства – с её помощью мы превращаем массив, который возвращает функция each, в две разные переменные:

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;
$i = 0;

while(list($k, $v) = each($arr))
{
	if($v > $max or $max === null)
	{
		$max = $v;
		$max_key = $k;
	}

	if($v < $min or $min === null)
	{
		$min = $v;
		$min_key = $k;
	}
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Получился практически аналог foreach. Единственный минус в том, что начиная с PHP 7.2 функция each() объявлена устаревшей.

Решение 4: current() + next()

Это решение похоже на предыдущее с each(). Получаем текущий элемента массива функцией current() и смещаем внутренний указатель массива функцией next(). Получить текущий ключ массива можно с помощью функции key().

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;
$i = 0;

while($v = current($arr))
{
	if($v > $max or $max === null)
	{
		$max = $v;
		$max_key = key($arr);
	}

	if($v < $min or $min === null)
	{
		$min = $v;
		$min_key = key($arr);
	}

	next($arr);
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Наибольший и наименьший элементы с циклом FOR

Решение 1: счётчик + count()

Вводим счётчик $i и увеличиваем его после каждой итерации. Цикл прекратится как только значение счётчика превысит количество элементов массива.

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;

for($i = 0; $i < count($arr); $i++)
{
    if($arr[$i] > $max or $max === null)
    {
        $max = $arr[$i];
        $max_key = $i;
    }

    if($arr[$i] < $min or $min === null)
    {
        $min = $arr[$i];
        $min_key = $i;
    }
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Решение 2: счётчик + isset()

В отличие от предыдущего варианта, мы не смотрим на количество элементов массива, а запускаем вечный цикл и в каждой итерации проверяем существование следующего элемента, и если его нет – прерываем цикл командой break:

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;

for($i = 0; true; $i++)
{
	if(!isset($arr[$i]))
		break;

    if($arr[$i] > $max or $max === null)
    {
        $max = $arr[$i];
        $max_key = $i;
    }

    if($arr[$i] < $min or $min === null)
    {
        $min = $arr[$i];
        $min_key = $i;
    }
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Решение 3: each() + list()

Функция each() возвращает массив с ключом и значением текущего элемента массива, а list() превращает этот массив в 2 разные переменные. После последнего элемента функция each() вернёт false и цикл прекратит работу.

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;
$i = 0;

for(; list($k, $v) = each($arr);)
{
    if($v > $max or $max === null)
    {
        $max = $v;
        $max_key = $k;
    }

    if($v < $min or $min === null)
    {
        $min = $v;
        $min_key = $k;
    }
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Решение 4: current() + next()

С помощью функции next() смещаем внутренний указатель массива, а функции current() и key() возвращают текущие ключ и значение. Первое и последнее выражение цикла оставляем пустыми.

<?php
$arr = [12, 4, 182, 1, 2.587];
$min = null;
$min_key = null;
$max = null;
$max_key = null;
$i = 0;

for(; $v = current($arr);)
{
	if($v > $max or $max === null)
	{
		$max = $v;
		$max_key = key($arr);
	}

	if($v < $min or $min === null)
	{
		$min = $v;
		$min_key = key($arr);
	}

	next($arr);
}

echo "Min value: $min <br> Min key: $min_key <br>";
echo "Max value: $max <br> Max key: $max_key";

Максимальное значение в ассоциативном массиве

В ассоциативных массивах отсутствует порядок или системность в названиях ключей, поэтому циклы со счётчиками здесь недоступны.

Но мы всё ещё можем использовать цикл foreach и те решения для while и for, где используются функции each() и next(), поскольку они используют не ключи, а внутренний указатель массива.

Задачи по нахождению минимального и/или максимального элемента в массиве очень часто встречаются в различных учебных пособиях по программированию и, как правило, вызывают трудности у начинающих программистов или просто студентов, получивших такое задание.

В данной статье вы узнаете, как написать реализацию программы на языке C++, которая находит максимальный и минимальный элемент в массиве и выводит на экран. А узнать множество решений других задач можно в разделе с решениями задач по программированию на языке C++.

Что такое максимальный и минимальный элемент массива

Для начала поймем, что же такое максимальный или минимальный элемент в массиве? Всё просто, максимальный элемент массива — это элемент, который имеет самое большое числовое значение, а минимальный элемент массива — это элемент, имеющий самое маленькое значение.

Пример: в массиве, состоящем из таких элементов: 3, 1, 0, -4, 16, 2 — максимальный элемент равен 16, т.к. это число больше других, а минимальный элемент равен -4, т.к. оно меньше остальных.

Поняв это, можно приступить к решению задачи.

Алгоритм решения задачи

— Инициализация массива, переменных, хранящих минимальное и максимальное значение.

— Заполнение массива случайными числами при помощи цикла и функции, возвращающей случайные числа.

— Вывод массива.

— Сравнение каждого элемента массива: Если элемент больше переменной с максимальным значением, то значение записывается в переменную; Если элемент меньше переменной с минимальным значением, то значение записывается в переменную.

— Вывод переменных с максимальным и минимальным элементом.

Алгоритм решения на языке C++

Для начала нужно подключить заголовок ввода/вывода <iostream>, заголовок стандартных функций <cstdlib> в ней имеется функция rand(), которая позволит заполнить массив случайными числами. Заполнение каждого элемента массива вручную требует времени, его можно сэкономить автоматизировав процесс. Подключаем пространство имён std. Создаём константу N, она будет определять количество элементов в массиве.

#include <iostream> 
#include <cstdlib> 

using namespace std; //Пространство имён std

const int N = 10;//Количество элементов в массиве

int main() 
{

	return 0;
}

В теле функции main() инициализируем массив целых чисел из N лементов, целочисленные переменные max и min, они будут хранить значение максимального и минимального элементов массива соответственно.

	int mass[N], max, min;

Теперь заполним массив случайными числами. Для этого используем цикл от 0 до N (не включительно), который пройдется по каждому элементу массива и поместит случайное значение от 0 до 98. Это можно сделать, использовав функцию rand(), которая возвращает случайное число. Поделить возвращаемое значение на 99 и внести в ячейку остаток от деления, таким образом значение ячейки будет иметь значение в диапазоне от 0 до 99(не включая 99, т.к. остаток от деления не может быть кратным делителю).  При этом выведем значения элементов массива на экран.

	cout << "Элементы: |";
	for(int r = 0; r<N; r++) // Цикл от 0 до N
	{
		mass[r] = rand()%99; // Заполнение случайным числом
		cout << mass[r] << "|"; // Вывод значения
	}
	cout << endl;

В результате программа выведет на экран значения элементов массива, разделенное вертикальными чертами:

Элементы: |28|43|72|79|23|70|55|39|69|1|

Обратите внимание! Если вы программируете под Windows и у Вас не отображаются русские символы в консоли, то советую Вам почитать о решении этой проблемы в статье Русские символы(буквы) при вводе/выводе в консоль на C++.

Далее определим максимальный и минимальный элемент в массиве, для этого вновь пройдемся по массиву циклом. При помощи условия определим максимальный и минимальный элемент массива.

Перед циклом нужно будет занести первый элемент массива в переменные min и max, они будут хранить минимальное и максимальное значение изначально, а во время цикла поменяют его, если найдётся значение меньше для min или больше для max.

	max = mass[0];//Помещаем значения 1-го элемента
	min = mass[0];//массива в переменные
	for(int r = 1; r<N; r++)
	{
		if(max < mass[r]) max = mass[r]; //если значение элемента больше значения переменной max, то записываем это значение в переменную
		if(min > mass[r]) min = mass[r]; //аналогично и для min
	}

После цикла выведем значения min и max.

	cout << "Min: " << min << endl;
	cout << "Max: " << max << endl;

После компиляции и запуска прогамма выводит следующее

Элементы: |28|43|72|79|23|70|55|39|69|1|
Min: 1
Max: 79

Пробегаемся по элементам массива глазами и видим, что минимальное значение — 1, а максимальное — 79. Переменные min и max имеют эти же значения соответственно, следовательно алгоритм работает.

Весь листинг программы на C++

#include <iostream>
#include <cstdlib>

using namespace std;

const int N = 10;

int main() 
{
	int mass[N], max, min;

	cout << "Элементы: |";
	for(int r = 0; r<N; r++)
	{
		mass[r] = rand()%99;
		cout << mass[r] << "|";
	}
	cout << endl;
	
	max = mass[0];
	min = mass[0];
	for(int r = 1; r<N; r++)
	{
		if(max < mass[r]) max = mass[r];
		if(min > mass[r]) min = mass[r];
	}
	cout << "Min: " << min << endl;
	cout << "Max: " << max << endl;
	
	return 0;
}

Для нахождения минимального элемента в массиве предлагаю написать собственную функцию с использованием функции высшего порядка reduce и стандартного метода Math.min():

const numbers = [-94, 87, 12, 0, -67, 32];
const min = (values) => values.reduce((x, y) => Math.min(x, y));
console.log(min(numbers)); // => -94

По факту в этой функции мы делаем обычную агрегацию. Берём попарно элементы массива и при каждой итерации находим из них минимальный.

Следующий вариант — использование стандартного метода Math.min():

const numbers = [-94, 87, 12, 0, -67, 32];
const minValue = Math.min.apply(null, numbers);
console.log(minValue); // => -94

В примере выше не забудьте про null, иначе в переменную minValue вернётся Infinity.

Также стоит вспомнить про библиотеку Lodash:

const numbers = [-94, 87, 12, 0, -67, 32];
console.log(_.min(numbers)); // => -94

Документация:

• _.min()