通过重复用第二小的元素替换最大的数组元素来使所有数组元素相等

这个问题其实是一个数学问题，需要用到一些基本的数学知识。

首先，我们需要找到数组中的最大值和第二小的值。这可以通过扫描整个数组来实现，时间复杂度为O(n)。

def find_max_and_second_min(arr):
    max_val = float('-inf')
    second_min_val = float('inf')
    for val in arr:
        if val > max_val:
            max_val, second_min_val = val, max_val
        elif val < second_min_val:
            second_min_val = val
    return max_val, second_min_val

接下来，我们需要知道如何将最大值替换为第二小的值。由于我们只能使用操作“将最大值替换为第二小的值”，因此我们需要找到一种能够让最大值变小的策略，使得不停地进行操作最终得到的结果是将最大值替换为第二小的值。

我们可以这样思考，最大值在每次操作后都要被替换为次大值，因此次大值在最初到最终的过程中必须至少出现n-1次（其中n是数组的大小）。而由于我们不能直接将次大值复制n-1次，我们需要找到另外一种方法。我们可以将最大值替换为最小值，然后将最小值替换为次大值。这样一来，最大值就被替换为了次大值，我们就成功地将最大值替换为了第二小的值。

最终的代码如下所示：

def make_array_elements_equal(arr):
    max_val, second_min_val = find_max_and_second_min(arr)
    while max_val > second_min_val:
        arr = [second_min_val if x == max_val else x for x in arr]
        max_val, second_min_val = find_max_and_second_min(arr)
    return arr

时间复杂度为O(n^2)，因为最坏情况下我们可能需要对数组进行n-1次替换操作。