编写一个程序，随机产生10个1-20的整数，设计一个高效算法找其中的最大元素和最小元素，并统计元素之间的比较次数。调用该算法执行10次并求元素的平均比较次数的代码

### 回答1：

答：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>#define MAXSIZE 10// 随机产生10个1-20的整数
int a[MAXSIZE];
void random_array(){
    srand((unsigned)time(NULL));
    for (int i = 0; i < MAXSIZE; i++)
        a[i] = rand() % 20 + 1;
}// 设计一个高效算法找其中的最大元素和最小元素，并统计元素之间的比较次数
int max, min;
int count; // 记录比较次数
void max_min(int l, int r){
    int i, j;
    int m, n;
    if (l == r){
        max = min = a[l];
    }
    else if (r == l+1){
        if (a[l] > a[r]){
            max = a[l];
            min = a[r];
        }
        else{
            max = a[r];
            min = a[l];
        }
        count++;
    }
    else{
        i = l;
        j = r;
        m = (l+r) / 2;
        n = m + 1;
        max_min(i, m);
        max_min(n, j);
        if (max < a[m])
            max = a[m];
        if (min > a[n])
            min = a[n];
        count += 2;
    }
}// 调用该算法执行10次并求元素的平均比较次数
int main(){
    int i, total_count;
    total_count = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++){
        random_array();
        max_min(0, MAXSIZE-1);
        total_count += count;
    }
    printf("平均比较次数：%d\n", total_count/10);
    return 0;
}

### 回答2：
可以编写一个程序来实现这个要求。具体步骤如下：

1. 导入必要的库：在开始编写代码之前，首先导入所需的库。这个程序不需要特别的库。

2. 编写函数来生成随机整数：创建一个函数，用于生成指定范围内的随机整数。可以使用random库中的randint函数来实现。

3. 编写函数来查找最大和最小元素：创建一个函数，用于在生成的整数数组中查找最大和最小元素。通过遍历数组并使用两个变量来记录最大和最小值，比较当前元素和这两个变量的值，并更新变量。

4. 编写函数来统计元素比较次数：创建一个函数，用于统计查找过程中的元素比较次数。在比较元素时，记录比较次数的变量加1。

5. 主程序：在主程序中，先创建一个空的数组来存储生成的随机整数。使用一个循环来生成10个随机整数，并将它们添加到数组中。然后，调用查找最大和最小元素的函数，并将结果打印出来。接着，将调用统计元素比较次数的函数，并打印出比较次数。最后，将所有的比较次数累加，并计算平均比较次数。

以下是实现以上步骤的示例代码：

import random

def generate_random():
    return random.randint(1, 20)

def find_max_min(numbers):
    max_value = numbers[0]
    min_value = numbers[0]
    for i in range(1, len(numbers)):
        if numbers[i] > max_value:
            max_value = numbers[i]
        if numbers[i] < min_value:
            min_value = numbers[i]
    return max_value, min_value

def count_comparisons(numbers):
    comparisons = 0
    max_value = numbers[0]
    min_value = numbers[0]
    for i in range(1, len(numbers)):
        if numbers[i] > max_value:
            max_value = numbers[i]
            comparisons += 1
        elif numbers[i] < min_value:
            min_value = numbers[i]
            comparisons += 1
    return comparisons

total_comparisons = 0
for _ in range(10):
    numbers = [generate_random() for _ in range(10)]
    max_value, min_value = find_max_min(numbers)
    comparisons = count_comparisons(numbers)
    total_comparisons += comparisons
    print("Max value:", max_value)
    print("Min value:", min_value)
    print("Comparisons:", comparisons)

average_comparisons = total_comparisons / 10
print("Average comparisons:", average_comparisons)

这个程序会生成10个1-20的随机整数，然后找出其中的最大和最小值，并统计比较次数。最后，程序会计算平均比较次数并打印出来。

### 回答3：
编写程序实现以上需求：

import random

def find_max_min(nums):
    if len(nums) == 1:
        return nums[0], nums[0], 0
    max_num = nums[0]
    min_num = nums[0]
    comparisons = 0
    for num in nums[1:]:
        comparisons += 1
        if num > max_num:
            max_num = num
        elif num < min_num:
            min_num = num
    return max_num, min_num, comparisons

total_comparisons = 0
for _ in range(10):
    nums = [random.randint(1, 20) for _ in range(10)]
    max_num, min_num, comparisons = find_max_min(nums)
    print(f"生成的随机整数：{nums}")
    print(f"最大元素：{max_num}")
    print(f"最小元素：{min_num}")
    print(f"元素比较次数：{comparisons}")
    total_comparisons += comparisons

average_comparisons = total_comparisons / 10
print(f"\n平均比较次数：{average_comparisons:.2f}")

这段代码通过调用 `random.randint(1, 20)` 生成随机整数列表，然后调用 `find_max_min` 函数找出其中的最大元素和最小元素，并统计元素之间的比较次数。

程序执行了10次循环，每次生成一个包含10个1-20的随机整数的列表，并调用 `find_max_min` 函数处理该列表。每次循环会输出生成的随机整数、最大元素、最小元素和元素比较次数。最后计算出平均比较次数并输出。

注意：每次运行程序得到的结果可能会不同，因为随机生成的整数不同。