门 | GATE CS Mock 2018 | 设置 2 | 第 61 题

这是一道 GATE 计算机科学模拟考试的题目，题号为 61 题。本题是在设置2中的一道编程题目，主要涉及算法和数据结构的知识。

题目描述

给定一个整数数组 arr，编写一个函数来找到数组中第二小的元素，并将其返回。如果不存在第二小的元素，则返回 -1。

函数签名

def second_smallest(arr: List[int]) -> int:
    pass

输入

• arr：整数数组
  • 长度: 2 <= len(arr) <= 10^5
  • 数组中的值: -10^9 <= arr[i] <= 10^9，arr[i]不会重复

输出

• 返回整数类型的第二小的元素值，如果不存在则返回 -1。

例子

输入

arr = [5, 2, 3, 6, 4]

输出

2

解题思路

通常解决此类问题的有效方法是首先对数组进行排序，然后返回排序后的第二个元素。

1. 先对输入的 arr 进行排序，升序排列。
2. 检查数组的长度，如果长度小于2，则返回 -1。
3. 返回排好序的数组的第二个元素，即 arr[1]。

代码实现

from typing import List

def second_smallest(arr: List[int]) -> int:
    arr.sort()  # 对数组进行排序
    if len(arr) < 2:
        return -1
    return arr[1]

这是一个简单的实现，只需要对数组进行排序并返回第二个元素。算法的时间复杂度为 O(nlogn)，其中 n 是数组的长度。

测试

assert second_smallest([5, 2, 3, 6, 4]) == 2
assert second_smallest([3, 8, 1, 10]) == 3
assert second_smallest([10, 20]) == 20
assert second_smallest([7, 7, 7, 7]) == -1
assert second_smallest([-5, -2, -3]) == -3

这些测试例子覆盖了各种情况，包括正整数、负整数、数组长度为2、数组中有相同元素等情况。

总结

通过这道题目，加深了对排序算法和数组操作的理解。这是一道简单的算法题，但在 GATE 考试中出现频率较高，并且可以帮助提高对基本算法和数据结构的理解。