【Python】リストから最大値・最小値・2番目に大きい値・2番目に小さい値を求める方法

この記事では、Pythonを使ってリスト（配列）の中から最大値、最小値、2番目に大きい値（second largest）、2番目に小さい値（second smallest）を一度に見つけるプログラムを解説します。ソートを行わずに1回のループで処理できるのがポイントです。

アルゴリズム

全体の流れは以下の3ステップです。

ステップ1：リストの要素を入力する
ステップ2：各要素を取り出し、リスト内の他の数値と順に比較する
ステップ3：最大値・最小値・2番目に大きい値・2番目に小さい値を取得して表示する

サンプルコード

# リスト内の最大値・最小値・2番目に大きい値・2番目に小さい値を求める
def maxmin(A):
    maxi = A[0]          # 最大値の候補
    secondsmax = A[0]    # 2番目に大きい値の候補
    mini = A[0]          # 最小値の候補
    secondmini = A[0]    # 2番目に小さい値の候補

    for item in A:
        if item > maxi:
            maxi = item
        elif secondsmax != maxi and secondsmax < item:
            secondsmax = item
        elif item < mini:
            mini = item
        elif secondmini != mini and secondmini > item:
            secondmini = item

    print("最大要素は ::>", maxi)
    print("2番目に大きい要素は ::>", secondsmax)
    print("最小要素は ::>", mini)
    print("2番目に小さい要素は ::>", secondmini)

# ドライバーコード
A = list()
n = int(input("リストのサイズを入力してください ::"))
print("数値を入力してください ::")
for i in range(int(n)):
    k = int(input(""))
    A.append(int(k))

maxmin(A)

実行結果

リストのサイズを入力してください ::6
数値を入力してください ::
12
30
2
34
90
67
最大要素は ::> 90
2番目に大きい要素は ::> 67
最小要素は ::> 2
2番目に小さい要素は ::> 12

コードの解説

まず、4つの変数（maxi、secondsmax、mini、secondmini）をリストの先頭要素 A[0] で初期化します。その後、for ループで各要素を1つずつ取り出し、以下の条件で判定していきます。

• item > maxi の場合： より大きな値が見つかったので、最大値を更新します。
• secondsmax が maxi と異なり、かつ item の方が大きい場合： 2番目に大きい値を更新します。
• item < mini の場合： より小さな値が見つかったので、最小値を更新します。
• secondmini が mini と異なり、かつ item の方が小さい場合： 2番目に小さい値を更新します。

この方法なら計算量は O(n) で済み、リストを並べ替える必要がないため効率的です。

sorted() を使った別の方法

よりシンプルに書きたい場合は、リストをソートしてから先頭と末尾の要素を参照する方法もあります。

B = sorted(A)
print("最大値 :", B[-1])
print("2番目に大きい値 :", B[-2])
print("最小値 :", B[0])
print("2番目に小さい値 :", B[1])

ただし、ソートには O(n log n) の計算量がかかるため、大量のデータを扱う場合は最初に紹介した1回のループで完結する方法が有利です。用途やデータサイズに応じて使い分けるとよいでしょう。