octubre 2015 – Exercitium

Factoriales iguales a su número de dígitos

PorJosé A. Alonso 30-octubre-201520-noviembre-2015

Se dice que un número n tiene un factorial especial si el número de dígitos de n! es igual a n. Por ejemplo, 22 tiene factorial especial porque 22! es 1124000727777607680000 que tiene 22 dígitos.

Definir la función

   factorialesEspeciales :: [Integer]

1	factorialesEspeciales :: [Integer]

tal que su valor es la lista de los números que tienen factoriales especiales. Por ejemplo,

   take 2 factorialesEspeciales  ==  [1,22]

1	take 2 factorialesEspeciales == [1,22]

Nota: Si factorialesEspeciales es una lista finita, argumentar porqué no puede tener más elementos.

Soluciones

import Data.List (genericLength)

factorialesEspeciales :: [Integer]
factorialesEspeciales =
    [n | n <- [1..], tieneFactorialEspecial n]

tieneFactorialEspecial :: Integer -> Bool
tieneFactorialEspecial n = n == genericLength (show (factorial n))

factorial :: Integer -> Integer
factorial n = product [1..n]

-- El cálculo es
--    ghci> factorialesEspeciales
--    [1,22,23,24  C-c C-cInterrupted.

-- Para comprobar que no hay más definimos

crecimiento :: [(Integer,Integer)]
crecimiento = [(n,n - genericLength (show (factorial n))) | n <- [1..]]

-- Al evaluarla

--    ghci> take 30 crecimiento 
--    [(1,0),(2,1),(3,2),(4,2),(5,2),(6,3),(7,3),(8,3),(9,3),(10,3),(11,3),
--     (12,3),(13,3),(14,3),(15,2),(16,2),(17,2),(18,2),(19,1),(20,1),(21,1),
--     (22,0),(23,0),(24,0),(25,-1),(26,-1),(27,-2),(28,-2),(29,-2),(30,-3)]

-- se observa que, a partir de n = 25, el número de cifras del factorial
-- de n es mayor que n.

import Data.List (genericLength)

factorialesEspeciales :: [Integer]

factorialesEspeciales =

[n | n <- [1..], tieneFactorialEspecial n]

tieneFactorialEspecial :: Integer -> Bool

tieneFactorialEspecial n = n == genericLength (show (factorial n))

factorial :: Integer -> Integer

factorial n = product [1..n]

-- El cálculo es

-- ghci> factorialesEspeciales

-- [1,22,23,24 C-c C-cInterrupted.

-- Para comprobar que no hay más definimos

crecimiento :: [(Integer,Integer)]

crecimiento = [(n,n - genericLength (show (factorial n))) | n <- [1..]]

-- Al evaluarla

-- ghci> take 30 crecimiento

-- [(1,0),(2,1),(3,2),(4,2),(5,2),(6,3),(7,3),(8,3),(9,3),(10,3),(11,3),

-- (12,3),(13,3),(14,3),(15,2),(16,2),(17,2),(18,2),(19,1),(20,1),(21,1),

-- (22,0),(23,0),(24,0),(25,-1),(26,-1),(27,-2),(28,-2),(29,-2),(30,-3)]

-- se observa que, a partir de n = 25, el número de cifras del factorial

-- de n es mayor que n.

Próximos a múltiplos de 6

PorJosé A. Alonso 29-octubre-20155-noviembre-2015

Se dice que un par de números (x,y) está próximo a un múltiplo de 6 si es de la forma (6*n-1,6*n+1). Por ejemplo, (17,19) está cerca de un múltiplo de 6 porque (17,19) = (6*3-1,6*3+1).

Definir la función

   proximosAmultiplosDe6 :: (Integer,Integer) -> Bool

1	proximosAmultiplosDe6 :: (Integer,Integer) -> Bool

tal que (proximosAmultiplosDe6 (x,y)) se verifica si el par (x,y) está próximo a un múltiplo de 6. Por ejemplo,

   proximosAmultiplosDe6 (17,19)                          ==  True
   proximosAmultiplosDe6 (18,20)                          ==  False
   proximosAmultiplosDe6 (5,19)                           ==  False
   proximosAmultiplosDe6 (1,3)                            ==  False
   proximosAmultiplosDe6 (74074073407403,74074073407405)  ==  True
   proximosAmultiplosDe6 (86419752308637,86419752308639)  ==  False

proximosAmultiplosDe6 (17,19) == True

proximosAmultiplosDe6 (18,20) == False

proximosAmultiplosDe6 (5,19) == False

proximosAmultiplosDe6 (1,3) == False

proximosAmultiplosDe6 (74074073407403,74074073407405) == True

proximosAmultiplosDe6 (86419752308637,86419752308639) == False

Soluciones

-- 1ª solución
proximosAmultiplosDe6 :: (Integer,Integer) -> Bool
proximosAmultiplosDe6 (x,y) =
    (x+1) `mod` 6 == 0 && y == 6*n+1
    where n = (x+1) `div` 6

-- 2ª solución
proximosAmultiplosDe6' :: (Integer,Integer) -> Bool
proximosAmultiplosDe6' (a,b) = 
    a+1 == b-1 && mod (a+b) 6 == 0

-- 1ª solución

proximosAmultiplosDe6 :: (Integer,Integer) -> Bool

proximosAmultiplosDe6 (x,y) =

(x+1) `mod` 6 == 0 && y == 6*n+1

where n = (x+1) `div` 6

-- 2ª solución

proximosAmultiplosDe6' :: (Integer,Integer) -> Bool

proximosAmultiplosDe6' (a,b) =

a+1 == b-1 && mod (a+b) 6 == 0

Lista con repeticiones

PorJosé A. Alonso 27-octubre-20153-noviembre-2015

Definir la función

   tieneRepeticiones :: Eq a => [a] -> Bool

1	tieneRepeticiones :: Eq a => [a] -> Bool

tal que (tieneRepeticiones xs) se verifica si xs tiene algún elemento repetido. Por ejemplo,

   tieneRepeticiones [3,2,5,2,7]          ==  True
   tieneRepeticiones [3,2,5,4,7]          ==  False
   tieneRepeticiones (5:[1..2000000000])  ==  True
   tieneRepeticiones [1..20000]           ==  False

tieneRepeticiones [3,2,5,2,7] == True

tieneRepeticiones [3,2,5,4,7] == False

tieneRepeticiones (5:[1..2000000000]) == True

tieneRepeticiones [1..20000] == False

Soluciones

tieneRepeticiones :: Eq a => [a] -> Bool
tieneRepeticiones []     = False
tieneRepeticiones (x:xs) = x `elem` xs || tieneRepeticiones xs

tieneRepeticiones :: Eq a => [a] -> Bool

tieneRepeticiones [] = False

tieneRepeticiones (x:xs) = x `elem` xs || tieneRepeticiones xs

Mayor resto

PorJosé A. Alonso 26-octubre-20152-noviembre-2015

El resultado de dividir un número n por un divisor d es un cociente q y un resto r.

Definir la función

   mayorResto :: Int -> Int -> (Int,[Int])

1	mayorResto :: Int -> Int -> (Int,[Int])

tal que (mayorResto n d) es el par (m,xs) tal que m es el mayor resto de dividir n entre x (con 1 ≤ x < d) y xs es la lista de números x menores que d tales que el resto de n entre x es m. Por ejemplo,

   mayorResto 20 10  ==  (6,[7])
   mayorResto 50 8   ==  (2,[3,4,6])

1 2	mayorResto 20 10 == (6,[7]) mayorResto 50 8 == (2,[3,4,6])

Nota: Se supone que d es mayor que 1.

Soluciones

mayorResto :: Int -> Int -> (Int,[Int])
mayorResto n d = (m, [x | x <- [1..d-1], n `rem` x == m])
    where m = maximum [n `rem` x | x <- [1..d-1]]

mayorResto :: Int -> Int -> (Int,[Int])

mayorResto n d = (m, [x | x <- [1..d-1], n `rem` x == m])

where m = maximum [n `rem` x | x <- [1..d-1]]

Referencia

El ejercio está basado en el problema Largest possible remainder publicado el 16 de octubre de 2015 en «Programming paraxis».

Entero positivo con ciertas propiedades

PorJosé A. Alonso 23-octubre-201530-octubre-2015

El 6 de octubre, se propuso en el blog Gaussianos el siguiente problema

Demostrar que para todo entero positivo n, existe otro entero positivo que tiene las siguientes propiedades:

Tiene exactamente n dígitos.

Ninguno de sus dígitos es 0.

Es divisible por la suma de sus dígitos.

Definir la función

   especiales :: Integer -> [Integer]

1	especiales :: Integer -> [Integer]

tal que (especiales n) es la lista de los números enteros que cumplen las 3 propiedades anteriores para n. Por ejemplo,

   take 3 (especiales 2)  ==  [12,18,21]
   take 3 (especiales 3)  ==  [111,112,114]
   head (especiales 30)   ==  111111111111111111111111111125
   length (especiales 3)  ==  108
   null (especiales 1000) ==  False

take 3 (especiales 2) == [12,18,21]

take 3 (especiales 3) == [111,112,114]

head (especiales 30) == 111111111111111111111111111125

length (especiales 3) == 108

null (especiales 1000) == False

En el primer ejemplo, 12 es un número especial para 2 ya que tiene exactamente 2 dígitos, ninguno de sus dígitos es 0 y 12 es divisible por la suma de sus dígitos.

Soluciones

especiales :: Integer -> [Integer]
especiales n = [x | x <- [(10^n-1) `div` 9..10^n-1]
                  , esEspecial x]

esEspecial :: Integer -> Bool
esEspecial x = 
    notElem 0 digitos &&
    x `mod` sum digitos == 0        
    where digitos = [read [d] | d <- show x]

especiales :: Integer -> [Integer]

especiales n = [x | x <- [(10^n-1) `div` 9..10^n-1]

, esEspecial x]

esEspecial :: Integer -> Bool

esEspecial x =

notElem 0 digitos &&

x `mod` sum digitos == 0

where digitos = [read [d] | d <- show x]

Centro de masas

PorJosé A. Alonso 22-octubre-201529-octubre-2015

El centro de masas de un sistema discreto es el punto geométrico que dinámicamente se comporta como si en él estuviera aplicada la resultante de las fuerzas externas al sistema.

Representamos un conjunto de n masas en el plano mediante una lista de n pares de la forma ((a(i),b(i)),m(i)) donde (a(i),b(i)) es la posición y m(i) la masa puntual. Las coordenadas del centro de masas (a,b) se calculan por

   a = (a(1)*m(1) + a(2)*m(2) + ... + a(n)*m(n)) / (m(1) + m(2) +...+ m(n))
   b = (b(1)*m(1) + b(2)*m(2) + ... + b(n)*m(n)) / (m(1) + m(2) +...+ m(n))

1 2	a = (a(1)m(1) + a(2)m(2) + ... + a(n)m(n)) / (m(1) + m(2) +...+ m(n)) b = (b(1)m(1) + b(2)m(2) + ... + b(n)m(n)) / (m(1) + m(2) +...+ m(n))

Definir la función

   centrodeMasas :: [((Float,Float),Float)] -> (Float,Float)

1	centrodeMasas :: [((Float,Float),Float)] -> (Float,Float)

tal que (centrodeMasas xs) es las coordenadas del centro
de masas del sistema discreto xs. Por ejemplo:

   centrodeMasas [((-1,3),2),((0,0),5),((1,3),3)] == (0.1,1.5)

1	centrodeMasas [((-1,3),2),((0,0),5),((1,3),3)] == (0.1,1.5)

Soluciones

-- 1ª definición (por comprensión):
centrodeMasas :: [((Float,Float),Float)] -> (Float,Float) 
centrodeMasas xs = 
    (sum [a*m | ((a,_),m) <- xs] / t,
     sum [b*m | ((_,b),m) <- xs] / t)
    where t = sum [m | (_,m) <- xs]

-- 2ª definición (por recursión):
centrodeMasas2 :: [((Float,Float),Float)] -> (Float,Float)
centrodeMasas2 xs = aux xs (0,0,0)
    where aux [] (as,bs,ms)             = (as/ms, bs/ms)
          aux (((a,b),m):ys) (as,bs,ms) = aux ys (as+a*m,bs+b*m,ms+m)

-- 1ª definición (por comprensión):

centrodeMasas :: [((Float,Float),Float)] -> (Float,Float)

centrodeMasas xs =

(sum [a*m | ((a,_),m) <- xs] / t,

sum [b*m | ((_,b),m) <- xs] / t)

where t = sum [m | (_,m) <- xs]

-- 2ª definición (por recursión):

centrodeMasas2 :: [((Float,Float),Float)] -> (Float,Float)

centrodeMasas2 xs = aux xs (0,0,0)

where aux [] (as,bs,ms) = (as/ms, bs/ms)

aux (((a,b),m):ys) (as,bs,ms) = aux ys (as+a*m,bs+b*m,ms+m)

Refinamiento de listas

PorJosé A. Alonso 21-octubre-201528-octubre-2015

Definir la función

   refinada :: [Float] -> [Float]

1	refinada :: [Float] -> [Float]

tal que (refinada xs) es la lista obtenida intercalando entre cada dos elementos consecutivos de xs su media aritmética. Por ejemplo,

   refinada [2,7,1,8]  ==  [2.0,4.5,7.0,4.0,1.0,4.5,8.0]
   refinada [2]        ==  [2.0]
   refinada []         ==  []

refinada [2,7,1,8] == [2.0,4.5,7.0,4.0,1.0,4.5,8.0]

refinada [2] == [2.0]

refinada [] == []

Soluciones

-- 1ª definición (por recursión):
refinada :: [Float] -> [Float]
refinada (x:y:zs) = x : (x+y)/2 : refinada (y:zs)
refinada xs       = xs

-- 2ª definición (por comprensión);
refinada2 :: [Float] -> [Float]
refinada2 []     = []
refinada2 (x:xs) = x : concat [[(a+b)/2,b] | (a,b) <- zip (x:xs) xs]

-- 1ª definición (por recursión):

refinada :: [Float] -> [Float]

refinada (x:y:zs) = x : (x+y)/2 : refinada (y:zs)

refinada xs = xs

-- 2ª definición (por comprensión);

refinada2 :: [Float] -> [Float]

refinada2 [] = []

refinada2 (x:xs) = x : concat [[(a+b)/2,b] | (a,b) <- zip (x:xs) xs]

Meses: octubre 2015

Factoriales iguales a su número de dígitos

Soluciones

Próximos a múltiplos de 6

Soluciones

Lista con repeticiones

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Mayor resto

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Entero positivo con ciertas propiedades

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Centro de masas

Soluciones

Refinamiento de listas

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