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Día: 25 octubre, 2022

Potencia entera

Definir la función

   potencia :: Integer -> Integer -> Integer

tal que potencia x n es x elevado al número natural n. Por ejemplo,

   potencia 2 3  ==  8

Soluciones

A continuación se muestran las soluciones en Haskell y las soluciones en Python.


Soluciones en Haskell

import Data.List (foldl')
import Control.Arrow ((***))
import Test.QuickCheck
 
-- 1ª solución
-- ===========
 
potencia1 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia1 _ 0 = 1
potencia1 m n = m * potencia1 m (n-1)
 
-- 2ª solución
-- ===========
 
potencia2 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia2 m = aux
  where aux 0 = 1
        aux n = m * aux (n-1)
 
-- 3ª solución
-- ===========
 
potencia3 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia3 m = aux 1
  where aux r 0 = r
        aux r n = aux (r*m) (n-1)
 
-- 4ª solución
-- ===========
 
potencia4 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia4 m = aux 1
  where aux r 0 = r
        aux r n = (aux $! (r*m)) $! (n-1)
 
-- 5ª solución
-- ===========
 
potencia5 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia5 m n = product [m | _ <- [1..n]]
 
-- 6ª solución
-- ===========
 
potencia6 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia6 m n = foldl' (*) 1 [m | _ <- [1..n]]
 
-- 7ª solución
-- ===========
 
potencia7 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia7 m n =
  fst (until (\ (_,k) -> k == n)
             (\ (r,k) -> (r*m, k+1))
             (1,0))
 
-- 8ª solución
-- ===========
 
potencia8 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia8 m n =
  fst (until ((== n) . snd)
             ((m *) *** (1 +))
             (1,0))
 
-- 9ª solución
-- ===========
 
potencia9 :: Integer -> Integer -> Integer
potencia9 m n = m^n
 
-- Comprobación de equivalencia
-- ============================
 
-- La propiedad es
prop_potencia :: Integer -> NonNegative Integer -> Bool
prop_potencia m (NonNegative n) =
  all (== potencia1 m n)
      [potencia2 m n,
       potencia3 m n,
       potencia4 m n,
       potencia5 m n,
       potencia6 m n,
       potencia7 m n,
       potencia8 m n,
       potencia9 m n]
 
-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_potencia
--    +++ OK, passed 100 tests.
 
-- Comparación de eficiencia
-- =========================
 
-- La comparación es
--    λ> length (show (potencia1 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (2.97 secs, 2,602,252,408 bytes)
--    λ> length (show (potencia2 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (2.63 secs, 2,624,652,624 bytes)
--    λ> length (show (potencia3 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (3.41 secs, 2,619,606,368 bytes)
--    λ> length (show (potencia4 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (0.64 secs, 2,636,888,928 bytes)
--    λ> length (show (potencia5 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (2.47 secs, 2,597,108,000 bytes)
--    λ> length (show (potencia6 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (0.35 secs, 2,582,488,824 bytes)
--    λ> length (show (potencia7 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (2.48 secs, 2,616,406,272 bytes)
--    λ> length (show (potencia8 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (2.40 secs, 2,608,652,736 bytes)
--    λ> length (show (potencia9 2 (2*10^5)))
--    60206
--    (0.01 secs, 4,212,968 bytes)
--
--    λ> length (show (potencia4 2 (10^6)))
--    301030
--    (10.39 secs, 63,963,999,656 bytes)
--    λ> length (show (potencia6 2 (10^6)))
--    301030
--    (8.90 secs, 63,691,999,552 bytes)
--    λ> length (show (potencia9 2 (10^6)))
--    301030
--    (0.04 secs, 19,362,032 bytes)

El código se encuentra en GitHub.


Soluciones en Python

from functools import reduce
from operator import mul
from sys import setrecursionlimit
from timeit import Timer, default_timer
 
from hypothesis import given
from hypothesis import strategies as st
 
setrecursionlimit(10**6)
 
# 1ª solución
# ===========
 
def potencia1(m: int, n: int) -> int:
    if n == 0:
        return 1
    return m * potencia1(m, n-1)
 
# 2ª solución
# ===========
 
def potencia2(m: int, n: int) -> int:
    def aux(k: int) -> int:
        if k == 0:
            return 1
        return m * aux(k-1)
    return aux(n)
 
# 3ª solución
# ===========
 
def potencia3(m: int, n: int) -> int:
    def aux(r: int, k: int) -> int:
        if k == 0:
            return r
        return aux(r*m, k-1)
    return aux(1, n)
 
# 4ª solución
# ===========
 
# producto(xs) es el producto de los elementos de xs. Por ejemplo,
#    producto([2, 3, 5])  ==  30
def producto(xs: list[int]) -> int:
    return reduce(mul, xs, 1)
 
def potencia4(m: int, n: int) -> int:
    return producto([m]*n)
 
# 5ª solución
# ===========
 
def potencia5(m: int, n: int) -> int:
    r = 1
    for _ in range(0, n):
        r = r * m
    return r
 
# 6ª solución
# ===========
 
def potencia6(m: int, n: int) -> int:
    return m**n
 
# Comprobación de equivalencia
# ============================
 
# La propiedad es
@given(st.integers(),
       st.integers(min_value=0, max_value=100))
def test_potencia(m: int, n: int) -> None:
    r = potencia1(m, n)
    assert potencia2(m, n) == r
    assert potencia3(m, n) == r
    assert potencia4(m, n) == r
    assert potencia5(m, n) == r
    assert potencia6(m, n) == r
 
# La comprobación es
#    src> poetry run pytest -q potencia_entera.py
#    1 passed in 0.17s
 
# Comparación de eficiencia
# =========================
 
def tiempo(e: str) -> None:
    """Tiempo (en segundos) de evaluar la expresión e."""
    t = Timer(e, "", default_timer, globals()).timeit(1)
    print(f"{t:0.2f} segundos")
 
# La comparación es
#    >>> tiempo('potencia1(2, 2*10**4)')
#    0.01 segundos
#    >>> tiempo('potencia2(2, 2*10**4)')
#    0.01 segundos
#    >>> tiempo('potencia3(2, 2*10**4)')
#    0.02 segundos
#    >>> tiempo('potencia4(2, 2*10**4)')
#    0.01 segundos
#    >>> tiempo('potencia5(2, 2*10**4)')
#    0.01 segundos
#    >>> tiempo('potencia6(2, 2*10**4)')
#    0.00 segundos
#
#    >>> tiempo('potencia4(2, 5*10**5)')
#    2.87 segundos
#    >>> tiempo('potencia5(2, 5*10**5)')
#    3.17 segundos
#    >>> tiempo('potencia6(2, 5*10**5)')
#    0.00 segundos

El código se encuentra en GitHub.