José A. Alonso

Cadenas opuestas

PorJosé A. Alonso 18-diciembre-201725-diciembre-2017

La opuesta de una cadena de letras es la cadena obtenida cambiando las minúsculas por mayúsculas y las minúsculas por mayúsculas. Por ejemplo, la opuesta de «SeViLLa» es «sEvIllA».

Definir la función

   esOpuesta :: String -> String -> Bool

1	esOpuesta :: String -> String -> Bool

tal que (esOpuesta s1 s2) se verifica si las cadenas de letras s1 y s2 son opuestas. Por ejemplo,

   esOpuesta "ab" "AB"      `== True
   esOpuesta "aB" "Ab"      `== True
   esOpuesta "aBcd" "AbCD"  `== True
   esOpuesta "aBcde" "AbCD" `== False
   esOpuesta "AB" "Ab"      `== False
   esOpuesta "" ""          `== True

esOpuesta "ab" "AB" `== True

esOpuesta "aB" "Ab" `== True

esOpuesta "aBcd" "AbCD" `== True

esOpuesta "aBcde" "AbCD" `== False

esOpuesta "AB" "Ab" `== False

esOpuesta "" "" `== True

Soluciones

import Data.Char (isLower, isUpper, ord, toLower, toUpper)

-- 1ª solución (por comprensión)
-- =============================

esOpuesta1 :: String -> String -> Bool
esOpuesta1 s1 s2 = [opuesto c | c <- s1] == s2

opuesto :: Char -> Char
opuesto c
  | isLower c = toUpper c
  | otherwise = toLower c

-- 2ª solución (con map)
-- =====================

esOpuesta2 :: String -> String -> Bool
esOpuesta2 s1 s2 = map opuesto s1 == s2

-- 3ª solución (por recursión)
-- ===========================

esOpuesta3 :: String -> String -> Bool
esOpuesta3 "" ""           = True
esOpuesta3 (c1:s1) (c2:s2) = esOpuesto c1 c2 && esOpuesta3 s1 s2
esOpuesta3 _ _             = False

esOpuesto :: Char -> Char -> Bool
esOpuesto c1 c2 = abs (ord c1 - ord c2) == 32

import Data.Char (isLower, isUpper, ord, toLower, toUpper)

-- 1ª solución (por comprensión)

-- =============================

esOpuesta1 :: String -> String -> Bool

esOpuesta1 s1 s2 = [opuesto c | c <- s1] == s2

opuesto :: Char -> Char

opuesto c

| isLower c = toUpper c

| otherwise = toLower c

-- 2ª solución (con map)

-- =====================

esOpuesta2 :: String -> String -> Bool

esOpuesta2 s1 s2 = map opuesto s1 == s2

-- 3ª solución (por recursión)

-- ===========================

esOpuesta3 :: String -> String -> Bool

esOpuesta3 "" "" = True

esOpuesta3 (c1:s1) (c2:s2) = esOpuesto c1 c2 && esOpuesta3 s1 s2

esOpuesta3 _ _ = False

esOpuesto :: Char -> Char -> Bool

esOpuesto c1 c2 = abs (ord c1 - ord c2) == 32

Menor con suma de dígitos dada

PorJosé A. Alonso 15-diciembre-201722-diciembre-2017

Definir la función

   minSumDig :: Integer -> Integer

1	minSumDig :: Integer -> Integer

tal que (minSumDig n) es el menor número x tal que la suma de los dígitos de x es n. Por ejemplo,

  minSumDig 1   ==  1
  minSumDig 12  ==  39
  minSumDig 21  ==  399
  (length . show . minSumDig) (3*10^5)  ==  33334
  (length . show . minSumDig) (3*10^6)  ==  333334
  (length . show . minSumDig) (3*10^7)  ==  3333334
  (length . show . minSumDig) (4*10^7)  ==  4444445
  (length . show . minSumDig) (5*10^7)  ==  5555556

minSumDig 1 == 1

minSumDig 12 == 39

minSumDig 21 == 399

(length . show . minSumDig) (3*10^5) == 33334

(length . show . minSumDig) (3*10^6) == 333334

(length . show . minSumDig) (3*10^7) == 3333334

(length . show . minSumDig) (4*10^7) == 4444445

(length . show . minSumDig) (5*10^7) == 5555556

Soluciones

import Data.List (genericIndex)

-- 1ª definición
-- =============

minSumDig1 :: Integer -> Integer
minSumDig1 n = head [x | x <- [0..], sumaDigitos x == n]

sumaDigitos :: Integer -> Integer
sumaDigitos n | n < 10    = n
              | otherwise = y + sumaDigitos x
  where (x, y) = divMod n 10

-- 2ª definición
minSumDig2 :: Integer -> Integer
minSumDig2 n | n < 10    = n
             | otherwise = 9 + 10 * minSumDig2 (n - 9) 

-- 3ª definición
minSumDig3 :: Integer -> Integer
minSumDig3 n = (r + 1) * 10^d - 1
  where (d,r) = divMod n 9

-- Comparación de eficiencia
-- =========================

--    λ> minSumDig1 46
--    199999
--    (3.21 secs, 542,721,696 bytes)
--    λ> minSumDig2 46
--    199999
--    (0.01 secs, 142,056 bytes)
--    λ> minSumDig3 46
--    199999
--    (0.01 secs, 155,984 bytes)
--    
--    λ> (length . show . minSumDig2) (3*10^5)
--    33334
--    (1.79 secs, 492,200,376 bytes)
--    λ> (length . show . minSumDig3) (3*10^5)
--    33334
--    (0.11 secs, 50,119,840 bytes)

import Data.List (genericIndex)

-- 1ª definición

-- =============

minSumDig1 :: Integer -> Integer

minSumDig1 n = head [x | x <- [0..], sumaDigitos x == n]

sumaDigitos :: Integer -> Integer

sumaDigitos n | n < 10 = n

| otherwise = y + sumaDigitos x

where (x, y) = divMod n 10

-- 2ª definición

minSumDig2 :: Integer -> Integer

minSumDig2 n | n < 10 = n

| otherwise = 9 + 10 * minSumDig2 (n - 9)

-- 3ª definición

minSumDig3 :: Integer -> Integer

minSumDig3 n = (r + 1) * 10^d - 1

where (d,r) = divMod n 9

-- Comparación de eficiencia

-- =========================

-- λ> minSumDig1 46

-- 199999

-- (3.21 secs, 542,721,696 bytes)

-- λ> minSumDig2 46

-- 199999

-- (0.01 secs, 142,056 bytes)

-- λ> minSumDig3 46

-- 199999

-- (0.01 secs, 155,984 bytes)

-- λ> (length . show . minSumDig2) (3*10^5)

-- 33334

-- (1.79 secs, 492,200,376 bytes)

-- λ> (length . show . minSumDig3) (3*10^5)

-- 33334

-- (0.11 secs, 50,119,840 bytes)

Aplicaciones biyectivas

PorJosé A. Alonso 14-diciembre-201721-diciembre-2017

Definir las funciones

   biyectivas  :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]]
   nBiyectivas :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer

1 2	biyectivas :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]] nBiyectivas :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer

tales que

(biyectivas xs ys) es el conjunto de las aplicaciones biyectivas del conjunto xs en el conjunto ys. Por ejemplo,

     λ> biyectivas [1,3] [2,4]
     [[(1,2),(3,4)],[(1,4),(3,2)]]
     λ> biyectivas [1,3,5] [2,4,6]
     [[(1,2),(3,4),(5,6)],[(1,4),(3,2),(5,6)],[(1,6),(3,4),(5,2)],
      [(1,4),(3,6),(5,2)],[(1,6),(3,2),(5,4)],[(1,2),(3,6),(5,4)]]
     λ> biyectivas [1,3] [2,4,6]
     []

λ> biyectivas [1,3] [2,4]

[[(1,2),(3,4)],[(1,4),(3,2)]]

λ> biyectivas [1,3,5] [2,4,6]

[[(1,2),(3,4),(5,6)],[(1,4),(3,2),(5,6)],[(1,6),(3,4),(5,2)],

[(1,4),(3,6),(5,2)],[(1,6),(3,2),(5,4)],[(1,2),(3,6),(5,4)]]

λ> biyectivas [1,3] [2,4,6]

[]

(nBiyectivas xs ys) es el número de aplicaciones biyectivas del conjunto xs en el conjunto ys. Por ejemplo,

     nBiyectivas [1,3] [2,4]      ==  2
     nBiyectivas [1,3,5] [2,4,6]  ==  6
     λ> nBiyectivas [1,3] [2,4,6] ==  0
     length (show (nBiyectivas2 [1..2*10^4] [1..2*10^4]))  ==  77338

nBiyectivas [1,3] [2,4] == 2

nBiyectivas [1,3,5] [2,4,6] == 6

λ> nBiyectivas [1,3] [2,4,6] == 0

length (show (nBiyectivas2 [1..2*10^4] [1..2*10^4])) == 77338

Nota: En este ejercicio los conjuntos se representan mediante listas ordenadas de elementos distintos.

Soluciones

import Data.List (genericLength, permutations)

-- 1ª definición de biyectivas
biyectivas :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]]
biyectivas xs ys
  | length xs == length ys = [zip xs zs | zs <- permutations ys]
  | otherwise              = []

-- 1ª definición de nBiyectivas
nBiyectivas :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer
nBiyectivas xs ys
  | length xs == length ys = genericLength (biyectivas xs ys)
  | otherwise              = 0

-- 2ª definición de nBiyectivas
nBiyectivas2 :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer
nBiyectivas2 xs ys 
  | n == m    = product [1..n]
  | otherwise = 0
  where n = genericLength xs
        m = genericLength ys

import Data.List (genericLength, permutations)

-- 1ª definición de biyectivas

biyectivas :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]]

biyectivas xs ys

| length xs == length ys = [zip xs zs | zs <- permutations ys]

| otherwise = []

-- 1ª definición de nBiyectivas

nBiyectivas :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer

nBiyectivas xs ys

| length xs == length ys = genericLength (biyectivas xs ys)

| otherwise = 0

-- 2ª definición de nBiyectivas

nBiyectivas2 :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer

nBiyectivas2 xs ys

| n == m = product [1..n]

| otherwise = 0

where n = genericLength xs

m = genericLength ys

Bosque de recorridos del autobús

PorJosé A. Alonso 13-diciembre-201720-diciembre-2017

En la librería Data.Tree se definen los árboles y los bosques como sigue

   data Tree a   = Node a (Forest a)
   type Forest a = [Tree a]

1 2	data Tree a = Node a (Forest a) type Forest a = [Tree a]

Se pueden definir árboles. Por ejemplo,

   ejArbol1 = Node 3 [Node 5 [Node 9 []], Node 7 []]
   ejArbol2 = Node 8 [Node 4 []]

1 2	ejArbol1 = Node 3 [Node 5 [Node 9 []], Node 7 []] ejArbol2 = Node 8 [Node 4 []]

También se pueden definir bosques. Por ejemplo,

   ejBosque = [ejArbol1, ejArbol2]

1	ejBosque = [ejArbol1, ejArbol2]

Se pueden dibujar los bosques con la función drawForest. Por ejemplo,

   λ> putStrLn (drawForest (map (fmap show) ejBosque))
   3
   |
   +- 5
   |  |
   |  `- 9
   |
   `- 7
   
   8
   |
   `- 4

λ> putStrLn (drawForest (map (fmap show) ejBosque))

+- 5

| |

| `- 9

`- 7

`- 4

Usando la notación de los ejercicios anteriores para las subidas y bajadas en el autobús, definir la función

   bosqueRecorridos :: Int -> Int -> Forest (Int,Int)

1	bosqueRecorridos :: Int -> Int -> Forest (Int,Int)

tal que (bosqueRecorridos n m) es el bosque cuyas ramas son los recorridos correctos en un autobús de capacidad n y usando m paradas. Por ejemplo,

   λ> putStrLn (drawForest (map (fmap show) (bosqueRecorridos 2 3)))
   (0,0)
   |
   +- (0,0)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (1,0)
   |  |
   |  `- (2,0)
   |
   +- (1,0)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (1,0)
   |  |
   |  +- (0,1)
   |  |
   |  +- (1,1)
   |  |
   |  `- (2,1)
   |
   `- (2,0)
      |
      +- (0,0)
      |
      +- (0,1)
      |
      +- (1,1)
      |
      +- (0,2)
      |
      +- (1,2)
      |
      `- (2,2)
   
   (1,0)
   |
   +- (0,0)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (1,0)
   |  |
   |  +- (0,1)
   |  |
   |  +- (1,1)
   |  |
   |  `- (2,1)
   |
   +- (1,0)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (0,1)
   |  |
   |  +- (1,1)
   |  |
   |  +- (0,2)
   |  |
   |  +- (1,2)
   |  |
   |  `- (2,2)
   |
   +- (0,1)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (1,0)
   |  |
   |  `- (2,0)
   |
   +- (1,1)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (1,0)
   |  |
   |  +- (0,1)
   |  |
   |  +- (1,1)
   |  |
   |  `- (2,1)
   |
   `- (2,1)
      |
      +- (0,0)
      |
      +- (0,1)
      |
      +- (1,1)
      |
      +- (0,2)
      |
      +- (1,2)
      |
      `- (2,2)
   
   (2,0)
   |
   +- (0,0)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (0,1)
   |  |
   |  +- (1,1)
   |  |
   |  +- (0,2)
   |  |
   |  +- (1,2)
   |  |
   |  `- (2,2)
   |
   +- (0,1)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (1,0)
   |  |
   |  +- (0,1)
   |  |
   |  +- (1,1)
   |  |
   |  `- (2,1)
   |
   +- (1,1)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (0,1)
   |  |
   |  +- (1,1)
   |  |
   |  +- (0,2)
   |  |
   |  +- (1,2)
   |  |
   |  `- (2,2)
   |
   +- (0,2)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (1,0)
   |  |
   |  `- (2,0)
   |
   +- (1,2)
   |  |
   |  +- (0,0)
   |  |
   |  +- (1,0)
   |  |
   |  +- (0,1)
   |  |
   |  +- (1,1)
   |  |
   |  `- (2,1)
   |
   `- (2,2)
      |
      +- (0,0)
      |
      +- (0,1)
      |
      +- (1,1)
      |
      +- (0,2)
      |
      +- (1,2)
      |
      `- (2,2)

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

λ> putStrLn (drawForest (map (fmap show) (bosqueRecorridos 2 3)))

(0,0)

+- (0,0)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (1,0)

| |

| `- (2,0)

+- (1,0)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (1,0)

| |

| +- (0,1)

| |

| +- (1,1)

| |

| `- (2,1)

`- (2,0)

+- (0,0)

+- (0,1)

+- (1,1)

+- (0,2)

+- (1,2)

`- (2,2)

(1,0)

+- (0,0)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (1,0)

| |

| +- (0,1)

| |

| +- (1,1)

| |

| `- (2,1)

+- (1,0)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (0,1)

| |

| +- (1,1)

| |

| +- (0,2)

| |

| +- (1,2)

| |

| `- (2,2)

+- (0,1)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (1,0)

| |

| `- (2,0)

+- (1,1)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (1,0)

| |

| +- (0,1)

| |

| +- (1,1)

| |

| `- (2,1)

`- (2,1)

+- (0,0)

+- (0,1)

+- (1,1)

+- (0,2)

+- (1,2)

`- (2,2)

(2,0)

+- (0,0)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (0,1)

| |

| +- (1,1)

| |

| +- (0,2)

| |

| +- (1,2)

| |

| `- (2,2)

+- (0,1)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (1,0)

| |

| +- (0,1)

| |

| +- (1,1)

| |

| `- (2,1)

+- (1,1)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (0,1)

| |

| +- (1,1)

| |

| +- (0,2)

| |

| +- (1,2)

| |

| `- (2,2)

+- (0,2)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (1,0)

| |

| `- (2,0)

+- (1,2)

| |

| +- (0,0)

| |

| +- (1,0)

| |

| +- (0,1)

| |

| +- (1,1)

| |

| `- (2,1)

`- (2,2)

+- (0,0)

+- (0,1)

+- (1,1)

+- (0,2)

+- (1,2)

`- (2,2)

en donde la última rama representa el recorrido [(2,0),(2,2),(2,2)].

Soluciones

import Data.Tree

bosqueRecorridos :: Int -> Int -> Forest (Int, Int)
bosqueRecorridos c p = aux p 0
  where aux 0 _ = []
        aux p' a = [Node (s,b) (aux (p'-1) (a+s-b))
                   | b <- [0..a]
                   , s <- [0..c-a+b]]

import Data.Tree

bosqueRecorridos :: Int -> Int -> Forest (Int, Int)

bosqueRecorridos c p = aux p 0

where aux 0 _ = []

aux p' a = [Node (s,b) (aux (p'-1) (a+s-b))

| b <- [0..a]

, s <- [0..c-a+b]]

Reconocimiento de recorridos correctos

PorJosé A. Alonso 12-diciembre-201719-diciembre-2017

Se usará la misma representación del ejercicio anterior para las subidas y bajadas en el autobús; es decir, una lista de pares donde los primeros elementos es el número de viajeros que suben y los segundo es el de los que bajan.

Un recorrido es correcto si en cada bajada tanto el número de viajeros que suben como los que bajan son positivos, el número de viajeros en el autobús no puede ser mayor que su capacidad y el número de viajeros que bajan no puede ser mayor que el número de viajeros en el autobús. Se supone que en la primera parada el autobús no tiene viajeros.

Definir la función

   recorridoCorrecto :: Int -> [(Int,Int)] -> Bool

1	recorridoCorrecto :: Int -> [(Int,Int)] -> Bool

tal que (recorridoCorrecto n ps) se verifica si ps es un recorrido correcto en un autobús cuya capacidad es n. Por ejemplo,

  recorridoCorrecto 20 [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)]  ==  True
  recorridoCorrecto 15 [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)]  ==  False
  recorridoCorrecto 15 [(3,2),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)]  ==  False
  recorridoCorrecto 15 [(3,0),(2,7),(4,10),(12,2),(6,1)]  ==  False

recorridoCorrecto 20 [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)] == True

recorridoCorrecto 15 [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)] == False

recorridoCorrecto 15 [(3,2),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)] == False

recorridoCorrecto 15 [(3,0),(2,7),(4,10),(12,2),(6,1)] == False

el segundo ejemplo es incorrecto porque en la última para se supera la capacidad del autobús; el tercero, porque en la primera para no hay viajeros en el autobús que se puedan bajar y el cuarto, porque en la 2ª parada el autobús tiene 3 viajeros por lo que es imposible que se bajen 7.

Soluciones

-- 1ª definición
recorridoCorrecto1 :: Int -> [(Int,Int)] -> Bool
recorridoCorrecto1 _ [] = True
recorridoCorrecto1 n ps = aux 0 ps
  where aux _ []         = True
        aux k ((a,b):ps) = 0 <= a && a <= n - k + b &&
                           0 <= b && b <= k &&
                           aux (k + a - b) ps

-- 2ª definición
-- =============

recorridoCorrecto2 :: Int -> [(Int,Int)] -> Bool
recorridoCorrecto2 n ps =
  all (\(x,y) -> x >= 0 && y >= 0) ps &&
  all (\k -> 0 <= k && k <= n) (viajeros ps)

-- (viajeros ps) es el número de viajeros después de cada parada del
-- recorrido ps. Por ejemplo,
--   viajeros [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)]  ==  [0,3,11,5,15,20]
--   viajeros [(3,0),(2,7),(4,10),(12,2),(6,1)]  ==  [0,3,-2,-8,2,7]
viajeros :: [(Int,Int)] -> [Int]
viajeros ps = aux [0] ps
  where aux ns     []         = reverse ns
        aux (n:ns) ((a,b):ps) = aux (n+a-b:n:ns) ps 

-- 3ª definición
-- =============

recorridoCorrecto3 :: Int -> [(Int,Int)] -> Bool
recorridoCorrecto3 n ps =
  all (\(x,y) -> x >= 0 && y >= 0) ps &&
  all (\k -> 0 <= k && k <= n) (viajeros3 ps)

-- (viajeros3 ps) es el número de viajeros después de cada parada del
-- recorrido ps. Por ejemplo,
--   viajeros3 [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)]  ==  [0,3,11,5,15,20]
--   viajeros3 [(3,0),(2,7),(4,10),(12,2),(6,1)]  ==  [0,3,-2,-8,2,7]
viajeros3 :: [(Int,Int)] -> [Int]
viajeros3 = scanl (\k (a,b) -> k+a-b) 0

-- 1ª definición

recorridoCorrecto1 :: Int -> [(Int,Int)] -> Bool

recorridoCorrecto1 _ [] = True

recorridoCorrecto1 n ps = aux 0 ps

where aux _ [] = True

aux k ((a,b):ps) = 0 <= a && a <= n - k + b &&

0 <= b && b <= k &&

aux (k + a - b) ps

-- 2ª definición

-- =============

recorridoCorrecto2 :: Int -> [(Int,Int)] -> Bool

recorridoCorrecto2 n ps =

all (\(x,y) -> x >= 0 && y >= 0) ps &&

all (\k -> 0 <= k && k <= n) (viajeros ps)

-- (viajeros ps) es el número de viajeros después de cada parada del

-- recorrido ps. Por ejemplo,

-- viajeros [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)] == [0,3,11,5,15,20]

-- viajeros [(3,0),(2,7),(4,10),(12,2),(6,1)] == [0,3,-2,-8,2,7]

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

viajeros ps = aux [0] ps

where aux ns [] = reverse ns

aux (n:ns) ((a,b):ps) = aux (n+a-b:n:ns) ps

-- 3ª definición

-- =============

recorridoCorrecto3 :: Int -> [(Int,Int)] -> Bool

recorridoCorrecto3 n ps =

all (\(x,y) -> x >= 0 && y >= 0) ps &&

all (\k -> 0 <= k && k <= n) (viajeros3 ps)

-- (viajeros3 ps) es el número de viajeros después de cada parada del

-- recorrido ps. Por ejemplo,

-- viajeros3 [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1)] == [0,3,11,5,15,20]

-- viajeros3 [(3,0),(2,7),(4,10),(12,2),(6,1)] == [0,3,-2,-8,2,7]

viajeros3 :: [(Int,Int)] -> [Int]

viajeros3 = scanl (\k (a,b) -> k+a-b) 0

Número de viajeros en el autobús

PorJosé A. Alonso 11-diciembre-201719-diciembre-2017

Un autobús inicia su recorrido con 0 viajeros. El número de viajeros que se suben y bajan en cada parada se representa por un par (x,y) donde x es el número de las que suben e y el de las que bajan. Un recorrido del autobús se representa por una lista de pares representando los números de viajeros que suben o bajan en cada parada.

Definir la función

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

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

tal que (nViajerosEnBus ps) es el número de viajeros en el autobús tras el recorrido ps. Por ejemplo,

  nViajerosEnBus []                                        ==  0
  nViajerosEnBus [(10,0),(3,5),(5,8)]                      ==  5
  nViajerosEnBus [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1),(7,10)]  ==  17
  nViajerosEnBus [(3,0),(9,1),(4,8),(12,2),(6,1),(7,8)]    ==  21

nViajerosEnBus [] == 0

nViajerosEnBus [(10,0),(3,5),(5,8)] == 5

nViajerosEnBus [(3,0),(9,1),(4,10),(12,2),(6,1),(7,10)] == 17

nViajerosEnBus [(3,0),(9,1),(4,8),(12,2),(6,1),(7,8)] == 21

Soluciones

import Data.List (foldl')

-- 1ª solución (por comprensión)
nViajerosEnBus1 :: [(Int, Int)] -> Int
nViajerosEnBus1 ps = sum [a - b | (a,b) <- ps]

-- 2ª solucioń (por recursión)
nViajerosEnBus2 :: [(Int, Int)] -> Int
nViajerosEnBus2 []         = 0
nViajerosEnBus2 ((a,b):ps) = a - b + nViajerosEnBus2 ps

-- 3ª solución (por recursión con acumulador)
nViajerosEnBus3 :: [(Int, Int)] -> Int
nViajerosEnBus3 = aux 0
  where aux n []         = n
        aux n ((a,b):xs) = aux (n+a-b) xs

-- 4ª solución (por plegado por la derecha):
nViajerosEnBus4 :: [(Int, Int)] -> Int
nViajerosEnBus4 = foldr (\(a,b) n -> a-b+n) 0

-- 5ª solución (por plegado por la derecha):
nViajerosEnBus5 :: [(Int, Int)] -> Int
nViajerosEnBus5 = foldl' (\n (a,b) -> a-b+n) 0

-- 6ª solución (con map)
nViajerosEnBus6 :: [(Int, Int)] -> Int
nViajerosEnBus6 xs = sum (map (\(x,y) -> x-y) xs)

-- 7ª solución (por composición y sin argumentos) 
nViajerosEnBus7 :: [(Int, Int)] -> Int
nViajerosEnBus7 = sum . map (uncurry (-))

import Data.List (foldl')

-- 1ª solución (por comprensión)

nViajerosEnBus1 :: [(Int, Int)] -> Int

nViajerosEnBus1 ps = sum [a - b | (a,b) <- ps]

-- 2ª solucioń (por recursión)

nViajerosEnBus2 :: [(Int, Int)] -> Int

nViajerosEnBus2 [] = 0

nViajerosEnBus2 ((a,b):ps) = a - b + nViajerosEnBus2 ps

-- 3ª solución (por recursión con acumulador)

nViajerosEnBus3 :: [(Int, Int)] -> Int

nViajerosEnBus3 = aux 0

where aux n [] = n

aux n ((a,b):xs) = aux (n+a-b) xs

-- 4ª solución (por plegado por la derecha):

nViajerosEnBus4 :: [(Int, Int)] -> Int

nViajerosEnBus4 = foldr (\(a,b) n -> a-b+n) 0

-- 5ª solución (por plegado por la derecha):

nViajerosEnBus5 :: [(Int, Int)] -> Int

nViajerosEnBus5 = foldl' (\n (a,b) -> a-b+n) 0

-- 6ª solución (con map)

nViajerosEnBus6 :: [(Int, Int)] -> Int

nViajerosEnBus6 xs = sum (map (\(x,y) -> x-y) xs)

-- 7ª solución (por composición y sin argumentos)

nViajerosEnBus7 :: [(Int, Int)] -> Int

nViajerosEnBus7 = sum . map (uncurry (-))

Ordenación valle

PorJosé A. Alonso 8-diciembre-201715-diciembre-2017

La ordenación valle de la lista [79,35,54,19,35,25,12] es la lista [79,35,25,12,19,35,54] ya que es una permutación de la primera y cumple las siguientes condiciones

se compone de una parte decreciente ([79,35,25]), un elemento mínimo (12) y una parte creciente ([19,35,54]);
las dos partes tienen el mismo número de elementos;
cada elemento de la primera parte es mayor o igual que su correspondiente en la segunda parte; es decir. 79 ≥ 54, 35 ≥ 35 y 25 ≥ 19;
además, la diferencia entre dichos elementos es la menor posible.

En el caso, de que la longitud de la lista sea par, la división tiene sólo dos partes (sin diferenciar el menor elemento). Por ejemplo, el valle de [79,35,54,19,35,25] es [79,35,25,19,35,54].

Definir la función

   valle :: [Int] -> [Int]

1	valle :: [Int] -> [Int]

tal que (valle xs) es la ordenación valle de la lista xs. Por ejemplo,

   valle [79,35,54,19,35,25,12]       ==  [79,35,25,12,19,35,54]
   valle [79,35,54,19,35,25]          ==  [79,35,25,19,35,54]
   valle [67,93,100,-16,65,97,92]     ==  [100,93,67,-16,65,92,97]
   valle [14,14,14,14,7,14]           ==  [14,14,14,7,14,14]
   valle [14,14,14,14,14]             ==  [14,14,14,14,14]
   valle [17,17,15,14,8,7,7,5,4,4,1]  ==  [17,15,8,7,4,1,4,5,7,14,17]

valle [79,35,54,19,35,25,12] == [79,35,25,12,19,35,54]

valle [79,35,54,19,35,25] == [79,35,25,19,35,54]

valle [67,93,100,-16,65,97,92] == [100,93,67,-16,65,92,97]

valle [14,14,14,14,7,14] == [14,14,14,7,14,14]

valle [14,14,14,14,14] == [14,14,14,14,14]

valle [17,17,15,14,8,7,7,5,4,4,1] == [17,15,8,7,4,1,4,5,7,14,17]

En el último ejemplo se muestra cómo la última condición descarta la posibilidad de que la lista [17,17,15,14,8,1,4,4,5,7,7] también sea solución ya que aunque se cumplen se cumplen las tres primeras condiciones la diferencia entre los elementos correspondientes es mayor que en la solución; por ejemplo, 17 – 7 > 17 – 17.

Soluciones

import Data.List (sort, sortBy)

-- 1ª solución
valle1 :: [Int] -> [Int]
valle1 xs = ys ++ reverse zs
  where (ys,zs) = aux (reverse (sort xs))
        aux []       = ([],[])
        aux [x]      = ([x],[])
        aux [x,y]    = ([x,y],[])
        aux (x:y:zs) = (x:as,y:bs)
          where (as,bs) = aux zs

-- 2ª solución
valle2 :: [Int] -> [Int]
valle2 = aux . reverse . sort
  where aux []       = []
        aux [x]      = [x]
        aux (x:y:xs) = x : aux xs ++ [y]

-- 3ª solución
valle3 :: [Int] -> [Int]
valle3 = aux . sortBy (flip compare)
  where aux []       = []
        aux [x]      = [x]
        aux (x:y:xs) = x : aux xs ++ [y]
        
-- Comparación de eficiencia
-- =========================

-- λ> length (valle1 [1..2*10^4])
-- 20000
-- (0.02 secs, 8,621,240 bytes)
-- λ> length (valle2 [1..2*10^4])
-- 20000
-- (2.68 secs, 8,595,637,880 bytes)
-- λ> length (valle3 [1..2*10^4])
-- 20000
-- (2.67 secs, 8,594,678,104 bytes)

import Data.List (sort, sortBy)

-- 1ª solución

valle1 :: [Int] -> [Int]

valle1 xs = ys ++ reverse zs

where (ys,zs) = aux (reverse (sort xs))

aux [] = ([],[])

aux [x] = ([x],[])

aux [x,y] = ([x,y],[])

aux (x:y:zs) = (x:as,y:bs)

where (as,bs) = aux zs

-- 2ª solución

valle2 :: [Int] -> [Int]

valle2 = aux . reverse . sort

where aux [] = []

aux [x] = [x]

aux (x:y:xs) = x : aux xs ++ [y]

-- 3ª solución

valle3 :: [Int] -> [Int]

valle3 = aux . sortBy (flip compare)

where aux [] = []

aux [x] = [x]

aux (x:y:xs) = x : aux xs ++ [y]

-- Comparación de eficiencia

-- =========================

-- λ> length (valle1 [1..2*10^4])

-- 20000

-- (0.02 secs, 8,621,240 bytes)

-- λ> length (valle2 [1..2*10^4])

-- 20000

-- (2.68 secs, 8,595,637,880 bytes)

-- λ> length (valle3 [1..2*10^4])

-- 20000

-- (2.67 secs, 8,594,678,104 bytes)

Caminos minimales en un árbol numérico

PorJosé A. Alonso 7-diciembre-201725-abril-2021

En la librería Data.Tree se definen los árboles y los bosques como sigue

   data Tree a   = Node a (Forest a)
   type Forest a = [Tree a]

1 2	data Tree a = Node a (Forest a) type Forest a = [Tree a]

Se pueden definir árboles. Por ejemplo,

   ej = Node 3 [Node 5 [Node 9 []], Node 7 []]

1	ej = Node 3 [Node 5 [Node 9 []], Node 7 []]

Y se pueden dibujar con la función drawTree. Por ejemplo,

   λ> putStrLn (drawTree (fmap show ej))
   3
   |
   +- 5
   |  |
   |  `- 9
   |
   `- 7

λ> putStrLn (drawTree (fmap show ej))

+- 5

| |

| `- 9

`- 7

Los mayores divisores de un número x son los divisores u tales que u > 1 y existe un v tal que 1 < v < u y u*v = x. Por ejemplo, los mayores divisores de 24 son 12, 8 y 6.

El árbol de los predecesores y mayores divisores de un número x es el árbol cuya raíz es x y los sucesores de cada nodo y > 1 es el conjunto formado por y-1 junto con los mayores divisores de y. Los nodos con valor 1 no tienen sucesores. Por ejemplo, el árbol de los predecesores y mayores divisores del número 6 es

/ \

5 3

| |

4 2

/ \ |

3 2 1

| |

2 1

Definir las siguientes funciones

   mayoresDivisores :: Int -> [Int]
   arbol            :: Int -> Tree Int
   caminos          :: Int -> [[Int]]
   caminosMinimales :: Int -> [[Int]]

mayoresDivisores :: Int -> [Int]

arbol :: Int -> Tree Int

caminos :: Int -> [[Int]]

caminosMinimales :: Int -> [[Int]]

tales que

(mayoresDivisores x) es la lista de los mayores divisores de x. Por ejemplo,

     mayoresDivisores 24  ==  [12,8,6]
     mayoresDivisores 16  ==  [8,4]
     mayoresDivisores 10  ==  [5]
     mayoresDivisores 17  ==  []

mayoresDivisores 24 == [12,8,6]

mayoresDivisores 16 == [8,4]

mayoresDivisores 10 == [5]

mayoresDivisores 17 == []

(arbol x) es el árbol de los predecesores y mayores divisores del número x. Por ejemplo,

     λ> putStrLn (drawTree (fmap show (arbol 6)))
     6
     |
     +- 5
     |  |
     |  `- 4
     |     |
     |     +- 3
     |     |  |
     |     |  `- 2
     |     |     |
     |     |     `- 1
     |     |
     |     `- 2
     |        |
     |        `- 1
     |
     `- 3
        |
        `- 2
           |
           `- 1

λ> putStrLn (drawTree (fmap show (arbol 6)))

+- 5

| |

| `- 4

| |

| +- 3

| | |

| | `- 2

| | |

| | `- 1

| |

| `- 2

| |

| `- 1

`- 3

`- 2

`- 1

(caminos x) es la lista de los caminos en el árbol de los predecesores y mayores divisores del número x. Por ejemplo,

     λ> caminos 6
     [[6,5,4,3,2,1],[6,5,4,2,1],[6,3,2,1]]

1 2	λ> caminos 6 [[6,5,4,3,2,1],[6,5,4,2,1],[6,3,2,1]]

(caminosMinimales x) es la lista de los caminos en de menor longitud en el árbol de los predecesores y mayores divisores del número x. Por ejemplo,

     λ> caminosMinimales 6
     [[6,3,2,1]]
     λ> caminosMinimales 17
     [[17,16,4,2,1]]
     λ> caminosMinimales 50
     [[50,25,5,4,2,1],[50,10,9,3,2,1],[50,10,5,4,2,1]]

λ> caminosMinimales 6

[[6,3,2,1]]

λ> caminosMinimales 17

[[17,16,4,2,1]]

λ> caminosMinimales 50

[[50,25,5,4,2,1],[50,10,9,3,2,1],[50,10,5,4,2,1]]

Soluciones

import Data.Tree

mayoresDivisores :: Int -> [Int]
mayoresDivisores x =
  [max u v | u <- [2..floor (sqrt (fromIntegral x))]
           , x `mod` u == 0
           , let v = x `div` u]  

arbol :: Int -> Tree Int
arbol 1 = Node 1 []
arbol x = Node x (arbol (x-1) : [arbol y | y <- mayoresDivisores x])

caminos :: Int -> [[Int]]
caminos = caminosArbol . arbol

--    λ> caminosArbol (arbol 6)
--    [[6,5,4,3,2,1],[6,5,4,2,1],[6,3,2,1]]
caminosArbol :: Tree a -> [[a]]
caminosArbol (Node x []) = [[x]]
caminosArbol (Node x as) = [x:ys | ys <- caminosBosque as]

caminosBosque :: Forest a -> [[a]]
caminosBosque = concatMap caminosArbol

caminosMinimales :: Int -> [[Int]]
caminosMinimales x = [ys | ys <- yss, length ys == m]
  where yss = caminos x
        m   = minimum (map length yss)

import Data.Tree

mayoresDivisores :: Int -> [Int]

mayoresDivisores x =

[max u v | u <- [2..floor (sqrt (fromIntegral x))]

, x `mod` u == 0

, let v = x `div` u]

arbol :: Int -> Tree Int

arbol 1 = Node 1 []

arbol x = Node x (arbol (x-1) : [arbol y | y <- mayoresDivisores x])

caminos :: Int -> [[Int]]

caminos = caminosArbol . arbol

-- λ> caminosArbol (arbol 6)

-- [[6,5,4,3,2,1],[6,5,4,2,1],[6,3,2,1]]

caminosArbol :: Tree a -> [[a]]

caminosArbol (Node x []) = [[x]]

caminosArbol (Node x as) = [x:ys | ys <- caminosBosque as]

caminosBosque :: Forest a -> [[a]]

caminosBosque = concatMap caminosArbol

caminosMinimales :: Int -> [[Int]]

caminosMinimales x = [ys | ys <- yss, length ys == m]

where yss = caminos x

m = minimum (map length yss)

Máximo de las rotaciones restringidas

PorJosé A. Alonso 6-diciembre-201713-diciembre-2017

Rotar un número a la iquierda significa pasar su primer dígito al final. Por ejemplo, rotando a la izquierda el 56789 se obtiene 67895.

Las rotaciones restringidas del número 56789 se obtienen como se indica a continución:

Se inicia con el propio número: 56789
El anterior se rota a la izquierda y se obtiene el 67895.
Del anterior se fija el primer dígito y se rota a la iquierda los otros. Se obtiene 68957.
Del anterior se fijan los 2 primeros dígito y se rota a la iquierda los otros. Se obtiene 68579.
Del anterior se fijan los 3 primeros dígito y se rota a la iquierda los otros. Se obtiene 68597.

El proceso ha terminado ya que conservando los cuatro primeros queda sólo un dígito que al girar es él mismo. Por tanto, la sucesión de las rotaciones restringidas de 56789 es

   56789 -> 67895 -> 68957 -> 68579 -> 68597

1	56789 -> 67895 -> 68957 -> 68579 -> 68597

y su mayor elemento es 68957.

Definir la función

   maxRotaciones :: Integer -> Integer

1	maxRotaciones :: Integer -> Integer

tal que (maxRotaciones n) es el máximo de las rotaciones restringidas del número n. Por ejemplo,

   maxRotaciones 56789       ==  68957
   maxRotaciones 1347902468  ==  3790246814
   maxRotaciones 6           ==  6
   maxRotaciones 2017        ==  2017

maxRotaciones 56789 == 68957

maxRotaciones 1347902468 == 3790246814

maxRotaciones 6 == 6

maxRotaciones 2017 == 2017

Soluciones

-- 1ª solución
-- ===========

maxRotaciones :: Integer -> Integer
maxRotaciones = read . aux . show
  where aux n@[_]        = n
        aux n@(x1:x2:xs) = max n (x2:aux (xs ++ [x1]))

-- 2ª solución
-- ===========

maxRotaciones2 :: Integer -> Integer
maxRotaciones2 n
  | n < 10    = n
  | otherwise = maximum [ read (us ++ vs)
                        | (us,vs) <- take m (iterate siguiente ("",xs)) ]
  where xs = show n
        m  = length xs

-- siguiente ("","56789")  ==  ("6","7895")
-- siguiente ("6","7895")  ==  ("68","957")
-- siguiente ("68","957")  ==  ("685","79")
-- siguiente ("685","79")  ==  ("6859","7")
-- siguiente ("6859","7")  ==  ("6859","7")
siguiente :: (String,String) -> (String,String)
siguiente (xs,a:b:ys) = (xs ++ [b], ys ++ [a])
siguiente (xs,[a])    = (xs,[a])

-- 3ª solución
-- ===========

maxRotaciones3 :: Integer -> Integer
maxRotaciones3 = read . aux . show
  where aux (x:y:xs) | x > y     = x : y : xs
                     | otherwise = y : (aux $ xs ++ [x])
        aux [x]                  = [x]
        aux _                    = []

-- Comparación de eficiencia
-- =========================

--    λ> length (show (maxRotaciones (n (5*10^3))))
--    5001
--    (2.74 secs, 802,282,616 bytes)
--    λ> length (show (maxRotaciones2 (n (5*10^3))))
--    5001
--    (18.23 secs, 12,375,579,216 bytes)
--    λ> length (show (maxRotaciones3 (n (5*10^3))))
--    5001
--    (0.67 secs, 729,155,056 bytes)

-- 1ª solución

-- ===========

maxRotaciones :: Integer -> Integer

maxRotaciones = read . aux . show

where aux n@[_] = n

aux n@(x1:x2:xs) = max n (x2:aux (xs ++ [x1]))

-- 2ª solución

-- ===========

maxRotaciones2 :: Integer -> Integer

maxRotaciones2 n

| n < 10 = n

| otherwise = maximum [ read (us ++ vs)

| (us,vs) <- take m (iterate siguiente ("",xs)) ]

where xs = show n

m = length xs

-- siguiente ("","56789") == ("6","7895")

-- siguiente ("6","7895") == ("68","957")

-- siguiente ("68","957") == ("685","79")

-- siguiente ("685","79") == ("6859","7")

-- siguiente ("6859","7") == ("6859","7")

siguiente :: (String,String) -> (String,String)

siguiente (xs,a:b:ys) = (xs ++ [b], ys ++ [a])

siguiente (xs,[a]) = (xs,[a])

-- 3ª solución

-- ===========

maxRotaciones3 :: Integer -> Integer

maxRotaciones3 = read . aux . show

where aux (x:y:xs) | x > y = x : y : xs

| otherwise = y : (aux $ xs ++ [x])

aux [x] = [x]

aux _ = []

-- Comparación de eficiencia

-- =========================

-- λ> length (show (maxRotaciones (n (5*10^3))))

-- 5001

-- (2.74 secs, 802,282,616 bytes)

-- λ> length (show (maxRotaciones2 (n (5*10^3))))

-- 5001

-- (18.23 secs, 12,375,579,216 bytes)

-- λ> length (show (maxRotaciones3 (n (5*10^3))))

-- 5001

-- (0.67 secs, 729,155,056 bytes)

Aplicación de lista de funciones a lista de elementos

PorJosé A. Alonso 5-diciembre-201712-diciembre-2017

Definir la función

   aplicaLista :: [a -> b] -> [a] -> [b]

1	aplicaLista :: [a -> b] -> [a] -> [b]

tal que (aplicaLista fs xs) es la lista de los valores de las funciones de fs
aplicadas a los correspondientes elementos de xs. Por ejemplo,

   aplicaLista [(+2),(`div` 3),(*5)] [4,6,2]    ==  [6,2,10]
   aplicaLista [(+2),(`div` 3),(*5)] [4,6,2,8]  ==  [6,2,10]
   aplicaLista [(>2),(==3),(<5)]     [4,6,2,9]  ==  [True,False,True]

aplicaLista [(+2),(`div` 3),(*5)] [4,6,2] == [6,2,10]

aplicaLista [(+2),(`div` 3),(*5)] [4,6,2,8] == [6,2,10]

aplicaLista [(>2),(==3),(<5)] [4,6,2,9] == [True,False,True]

Soluciones

-- 1ª definición (por comprensión)
aplicaLista :: [a -> b] -> [a] -> [b]
aplicaLista fs xs =
  [f x | (f,x) <- zip fs xs]

-- 2ª definición (por recursión)
aplicaLista2 :: [a -> b] -> [a] -> [b]
aplicaLista2 (f:fs) (x:xs) = f x : aplicaLista2 fs xs
aplicaLista2 _      _     = []

-- 3ª definición (por orden superior)
aplicaLista3 :: [a -> b] -> [a] -> [b]
aplicaLista3 = zipWith ($)

-- 1ª definición (por comprensión)

aplicaLista :: [a -> b] -> [a] -> [b]

aplicaLista fs xs =

[f x | (f,x) <- zip fs xs]

-- 2ª definición (por recursión)

aplicaLista2 :: [a -> b] -> [a] -> [b]

aplicaLista2 (f:fs) (x:xs) = f x : aplicaLista2 fs xs

aplicaLista2 _ _ = []

-- 3ª definición (por orden superior)

aplicaLista3 :: [a -> b] -> [a] -> [b]

aplicaLista3 = zipWith ($)

Mayúsculas y minúsculas alternadas

PorJosé A. Alonso 4-diciembre-201712-diciembre-2017

Definir la función

   alternadas :: String -> (String,String)

1	alternadas :: String -> (String,String)

tal que (alternadas cs) es el par de cadenas (xs,ys) donde xs es la cadena obtenida escribiendo alternativamente en mayúscula o minúscula las letras de la palabra cs (que se supone que es una cadena de letras minúsculas) e ys se obtiene análogamente pero empezando en minúscula. Por ejemplo,

   λ> alternadas "salamandra"
   ("SaLaMaNdRa","sAlAmAnDrA")
   λ> alternadas "solosequenosenada"
   ("SoLoSeQuEnOsEnAdA","sOlOsEqUeNoSeNaDa")
   λ> alternadas (replicate 30 'a')
   ("AaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAa","aAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaA")

λ> alternadas "salamandra"

("SaLaMaNdRa","sAlAmAnDrA")

λ> alternadas "solosequenosenada"

("SoLoSeQuEnOsEnAdA","sOlOsEqUeNoSeNaDa")

λ> alternadas (replicate 30 'a')

("AaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAa","aAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaAaA")

Soluciones

import Data.Char (toUpper)

-- 1ª solución
alternadas :: String -> (String,String)
alternadas []     = ([],[])
alternadas (x:xs) = (toUpper x : zs, x : ys)
  where (ys,zs) = alternadas xs

-- 2ª solución
alternadas2 :: String -> (String,String)
alternadas2 xs =
  ( [f x | (f,x) <- zip (cycle [toUpper,id]) xs]
  , [f x | (f,x) <- zip (cycle [id,toUpper]) xs]
  )

-- Comparación de eficiencia
--    λ> import Data.List
--    λ> let (xs,ys) = alternadas (replicate (10^6) 'a') in nub (xs ++ ys)
--    "Aa"
--    (4.81 secs, 616,143,320 bytes)
--    λ> let (xs,ys) = alternadas2 (replicate (10^6) 'a') in nub (xs ++ ys)
--    "Aa"
--    (3.23 secs, 528,144,752 bytes)

import Data.Char (toUpper)

-- 1ª solución

alternadas :: String -> (String,String)

alternadas [] = ([],[])

alternadas (x:xs) = (toUpper x : zs, x : ys)

where (ys,zs) = alternadas xs

-- 2ª solución

alternadas2 :: String -> (String,String)

alternadas2 xs =

( [f x | (f,x) <- zip (cycle [toUpper,id]) xs]

, [f x | (f,x) <- zip (cycle [id,toUpper]) xs]

)

-- Comparación de eficiencia

-- λ> import Data.List

-- λ> let (xs,ys) = alternadas (replicate (10^6) 'a') in nub (xs ++ ys)

-- "Aa"

-- (4.81 secs, 616,143,320 bytes)

-- λ> let (xs,ys) = alternadas2 (replicate (10^6) 'a') in nub (xs ++ ys)

-- "Aa"

-- (3.23 secs, 528,144,752 bytes)

Conjunto de funciones entre dos conjuntos

PorJosé A. Alonso 1-diciembre-20178-diciembre-2017

Una función f entre dos conjuntos A e B se puede representar mediante una lista de pares de AxB tales que para cada elemento a de A existe un único elemento b de B tal que (a,b) pertenece a f. Por ejemplo,

[(1,2),(3,6)] es una función de [1,3] en [2,4,6];
[(1,2)] no es una función de [1,3] en [2,4,6], porque no tiene ningún par cuyo primer elemento sea igual a 3;
[(1,2),(3,6),(1,4)] no es una función porque hay dos pares distintos cuya primera coordenada es 1.

Definir las funciones

   funciones  :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]]
   nFunciones :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer

1 2	funciones :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]] nFunciones :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer

tales que

(funciones xs ys) es el conjunto de las funciones del conjunto xs en el conjunto ys. Por ejemplo,

     λ> funciones [1] [2]
     [[(1,2)]]
     λ> funciones [1] [2,4]
     [[(1,2)],[(1,4)]]
     λ> funciones [1,3] [2]
     [[(1,2),(3,2)]]
     λ> funciones [1,3] [2,4]
     [[(1,2),(3,2)],[(1,2),(3,4)],[(1,4),(3,2)],[(1,4),(3,4)]]
     λ> funciones [1,3] [2,4,6]
     [[(1,2),(3,2)],[(1,2),(3,4)],[(1,2),(3,6)],
      [(1,4),(3,2)],[(1,4),(3,4)],[(1,4),(3,6)],
      [(1,6),(3,2)],[(1,6),(3,4)],[(1,6),(3,6)]]
     λ> funciones [1,3,5] [2,4]
     [[(1,2),(3,2),(5,2)],[(1,2),(3,2),(5,4)],[(1,2),(3,4),(5,2)],
      [(1,2),(3,4),(5,4)],[(1,4),(3,2),(5,2)],[(1,4),(3,2),(5,4)],
      [(1,4),(3,4),(5,2)],[(1,4),(3,4),(5,4)]]
     λ> funciones [] []
     [[]]
     λ> funciones [] [2]
     [[]]
     λ> funciones [1] []
     []

λ> funciones [1] [2]

[[(1,2)]]

λ> funciones [1] [2,4]

[[(1,2)],[(1,4)]]

λ> funciones [1,3] [2]

[[(1,2),(3,2)]]

λ> funciones [1,3] [2,4]

[[(1,2),(3,2)],[(1,2),(3,4)],[(1,4),(3,2)],[(1,4),(3,4)]]

λ> funciones [1,3] [2,4,6]

[[(1,2),(3,2)],[(1,2),(3,4)],[(1,2),(3,6)],

[(1,4),(3,2)],[(1,4),(3,4)],[(1,4),(3,6)],

[(1,6),(3,2)],[(1,6),(3,4)],[(1,6),(3,6)]]

λ> funciones [1,3,5] [2,4]

[[(1,2),(3,2),(5,2)],[(1,2),(3,2),(5,4)],[(1,2),(3,4),(5,2)],

[(1,2),(3,4),(5,4)],[(1,4),(3,2),(5,2)],[(1,4),(3,2),(5,4)],

[(1,4),(3,4),(5,2)],[(1,4),(3,4),(5,4)]]

λ> funciones [] []

[[]]

λ> funciones [] [2]

[[]]

λ> funciones [1] []

[]

(nFunciones xs ys) es el número de funciones del conjunto xs en el conjunto ys. Por ejemplo,

     nFunciones [1,3] [2,4,6]  ==  9
     nFunciones [1,3,5] [2,4]  ==  8
     length (show (nFunciones2 [1..10^6] [1..10^3]))  ==  3000001

nFunciones [1,3] [2,4,6] == 9

nFunciones [1,3,5] [2,4] == 8

length (show (nFunciones2 [1..10^6] [1..10^3])) == 3000001

Soluciones

import Data.List (genericLength, nub, sort, subsequences)

-- 1ª definición de funciones
-- ==========================

funciones :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]]
funciones xs ys =
  conjunto [r | r <- relaciones xs ys
              , esFuncion r xs ys]

-- (relaciones xs ys) es el conjunto de las relaciones binarias entre xs
-- e ys. Por ejemplo,
--    λ> relaciones [1,3] [2,4]
--    [[],[(1,2)],[(1,4)],[(1,2),(1,4)],[(3,2)],[(1,2),(3,2)],
--     [(1,4),(3,2)],[(1,2),(1,4),(3,2)],[(3,4)],[(1,2),(3,4)],
--     [(1,4),(3,4)],[(1,2),(1,4),(3,4)],[(3,2),(3,4)],
--     [(1,2),(3,2),(3,4)],[(1,4),(3,2),(3,4)],
--     [(1,2),(1,4),(3,2),(3,4)]]
relaciones :: [a] -> [b] -> [[(a,b)]]
relaciones xs ys =
  subsequences (producto xs ys)

-- (producto xs ys) es el producto cartesiano de xs e ys. Por ejemplo,
--    producto [1,3] [2,4]  ==  [(1,2),(1,4),(3,2),(3,4)]
producto :: [a] -> [b] -> [(a,b)]
producto xs ys =
  [(x,y) | x <- xs, y <- ys]

-- (esFuncional r) r se verifica si la relación r es funcional. Por
-- ejemplo, 
--    esFuncional [(2,4),(1,5),(3,4)]        ==  True
--    esFuncional [(3,4),(1,4),(1,2),(3,4)]  ==  False
esFuncional :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> Bool
esFuncional r =
  and [esUnitario (imagen r x) | x <- dominio r] 

-- (dominio r) es el dominio de la relación r. Por ejemplo,
--    dominio [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)]  ==  [1,3,5]
dominio :: Ord a => [(a,b)] -> [a]
dominio = sort . nub . map fst

-- (imagen r x) es la imagen de x en la relación r. Por ejemplo,
--    imagen [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] 1  ==  [2,4]
--    imagen [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] 2  ==  []
imagen :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> a -> [b]
imagen r x =
  conjunto [y | (x1,y) <- r, x1 == x]

-- (conjunto xs) es el conjunto (es decir, lista ordenada de elementos
-- distintos) correspondiente a la lista xs. Por ejemplo, 
--    conjunto [7,2,3,2,7,3]  ==  [2,3,7]
conjunto :: Ord a => [a] -> [a]
conjunto = sort . nub

-- (esUnitario xs) se verifica si xs tiene sólo un elemento.
esUnitario :: [a] -> Bool
esUnitario xs =
  length xs == 1

-- (esFuncion r xs ys) se verifica si r es una función con dominio xs y
-- codominio ys. Por ejemplo,
--    esFuncion [(2,4),(1,5),(3,4)] [1,2,3] [4,5,7]   ==  True
--    esFuncion [(2,4),(1,5),(3,4)] [1,3] [4,5,7]     ==  False
--    esFuncion [(2,4),(1,5),(3,4)] [1,2,3] [4,7]     ==  False
--    esFuncion [(1,4),(1,5),(3,4)] [1,2,3] [4,5,7]   ==  False
esFuncion :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> [a] -> [b] -> Bool
esFuncion r xs ys =
     conjunto xs == dominio r 
  && rango r `contenido` conjunto ys
  && esFuncional r

-- (rango r) es el rango de la relación r. Por ejemplo,
--    rango [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)]  ==  [2,4]
rango :: Ord b => [(a,b)] -> [b]
rango = sort . nub . map snd

-- (contenido xs ys) se verifica si el conjunto xs está contenido en el
-- ys. Por ejemplo,
--    [1,3] `contenido` [1,2,3,5]  ==  True
--    [1,3] `contenido` [1,2,4,5]  ==  False
contenido :: Ord a => [a] -> [a] -> Bool 
contenido xs ys =
  all (`elem` ys) xs

-- 2ª definición de funciones
-- ==========================

funciones2 :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]]
funciones2 xs ys =
  conjunto (aux xs ys)
  where aux [] _      = [[]]
        aux [x] ys    = [[(x,y)] | y <- ys]
        aux (x:xs) ys = [((x,y):f) | y <- ys, f <- fs]
          where fs = aux xs ys

-- Comparación de eficiencia de funciones
-- ======================================

--    λ> length (funciones [1..4] [1..4]) 
--    256
--    (2.69 secs, 754,663,072 bytes)
--    λ> length (funciones2 [1..4] [1..4]) 
--    256
--    (0.04 secs, 243,600 bytes)

-- 1ª definición de nFunciones
-- ===========================

nFunciones :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer
nFunciones xs ys =
  genericLength (funciones2 xs ys)

-- 2ª definición de nFunciones
-- ===========================

nFunciones2 :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer
nFunciones2 xs ys =
  (genericLength ys)^(genericLength xs)

-- Comparación de eficiencia de nFunciones
-- =======================================

--    λ> nFunciones [1..5] [1..5] 
--    3125
--    (1.35 secs, 1,602,872 bytes)
--    λ> nFunciones2 [1..5] [1..5] 
--    3125
--    (0.03 secs, 140,480 bytes)

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

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128

import Data.List (genericLength, nub, sort, subsequences)

-- 1ª definición de funciones

-- ==========================

funciones :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]]

funciones xs ys =

conjunto [r | r <- relaciones xs ys

, esFuncion r xs ys]

-- (relaciones xs ys) es el conjunto de las relaciones binarias entre xs

-- e ys. Por ejemplo,

-- λ> relaciones [1,3] [2,4]

-- [[],[(1,2)],[(1,4)],[(1,2),(1,4)],[(3,2)],[(1,2),(3,2)],

-- [(1,4),(3,2)],[(1,2),(1,4),(3,2)],[(3,4)],[(1,2),(3,4)],

-- [(1,4),(3,4)],[(1,2),(1,4),(3,4)],[(3,2),(3,4)],

-- [(1,2),(3,2),(3,4)],[(1,4),(3,2),(3,4)],

-- [(1,2),(1,4),(3,2),(3,4)]]

relaciones :: [a] -> [b] -> [[(a,b)]]

relaciones xs ys =

subsequences (producto xs ys)

-- (producto xs ys) es el producto cartesiano de xs e ys. Por ejemplo,

-- producto [1,3] [2,4] == [(1,2),(1,4),(3,2),(3,4)]

producto :: [a] -> [b] -> [(a,b)]

producto xs ys =

[(x,y) | x <- xs, y <- ys]

-- (esFuncional r) r se verifica si la relación r es funcional. Por

-- ejemplo,

-- esFuncional [(2,4),(1,5),(3,4)] == True

-- esFuncional [(3,4),(1,4),(1,2),(3,4)] == False

esFuncional :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> Bool

esFuncional r =

and [esUnitario (imagen r x) | x <- dominio r]

-- (dominio r) es el dominio de la relación r. Por ejemplo,

-- dominio [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] == [1,3,5]

dominio :: Ord a => [(a,b)] -> [a]

dominio = sort . nub . map fst

-- (imagen r x) es la imagen de x en la relación r. Por ejemplo,

-- imagen [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] 1 == [2,4]

-- imagen [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] 2 == []

imagen :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> a -> [b]

imagen r x =

conjunto [y | (x1,y) <- r, x1 == x]

-- (conjunto xs) es el conjunto (es decir, lista ordenada de elementos

-- distintos) correspondiente a la lista xs. Por ejemplo,

-- conjunto [7,2,3,2,7,3] == [2,3,7]

conjunto :: Ord a => [a] -> [a]

conjunto = sort . nub

-- (esUnitario xs) se verifica si xs tiene sólo un elemento.

esUnitario :: [a] -> Bool

esUnitario xs =

length xs == 1

-- (esFuncion r xs ys) se verifica si r es una función con dominio xs y

-- codominio ys. Por ejemplo,

-- esFuncion [(2,4),(1,5),(3,4)] [1,2,3] [4,5,7] == True

-- esFuncion [(2,4),(1,5),(3,4)] [1,3] [4,5,7] == False

-- esFuncion [(2,4),(1,5),(3,4)] [1,2,3] [4,7] == False

-- esFuncion [(1,4),(1,5),(3,4)] [1,2,3] [4,5,7] == False

esFuncion :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> [a] -> [b] -> Bool

esFuncion r xs ys =

conjunto xs == dominio r

&& rango r `contenido` conjunto ys

&& esFuncional r

-- (rango r) es el rango de la relación r. Por ejemplo,

-- rango [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] == [2,4]

rango :: Ord b => [(a,b)] -> [b]

rango = sort . nub . map snd

-- (contenido xs ys) se verifica si el conjunto xs está contenido en el

-- ys. Por ejemplo,

-- [1,3] `contenido` [1,2,3,5] == True

-- [1,3] `contenido` [1,2,4,5] == False

contenido :: Ord a => [a] -> [a] -> Bool

contenido xs ys =

all (`elem` ys) xs

-- 2ª definición de funciones

-- ==========================

funciones2 :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> [[(a,b)]]

funciones2 xs ys =

conjunto (aux xs ys)

where aux [] _ = [[]]

aux [x] ys = [[(x,y)] | y <- ys]

aux (x:xs) ys = [((x,y):f) | y <- ys, f <- fs]

where fs = aux xs ys

-- Comparación de eficiencia de funciones

-- ======================================

-- λ> length (funciones [1..4] [1..4])

-- 256

-- (2.69 secs, 754,663,072 bytes)

-- λ> length (funciones2 [1..4] [1..4])

-- 256

-- (0.04 secs, 243,600 bytes)

-- 1ª definición de nFunciones

-- ===========================

nFunciones :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer

nFunciones xs ys =

genericLength (funciones2 xs ys)

-- 2ª definición de nFunciones

-- ===========================

nFunciones2 :: (Ord a, Ord b) => [a] -> [b] -> Integer

nFunciones2 xs ys =

(genericLength ys)^(genericLength xs)

-- Comparación de eficiencia de nFunciones

-- =======================================

-- λ> nFunciones [1..5] [1..5]

-- 3125

-- (1.35 secs, 1,602,872 bytes)

-- λ> nFunciones2 [1..5] [1..5]

-- 3125

-- (0.03 secs, 140,480 bytes)

Expresiones equilibradas

PorJosé A. Alonso 30-noviembre-20178-diciembre-2017

Una cadena de paréntesis abiertos y cerrados está equilibrada si a cada paréntesis abierto le corresponde uno cerrado y los restantes están equilibrados. Por ejemplo, «(()())» está equilibrada, pero «())(()» no lo está.

Definir la función

   equilibrada :: String -> Bool

1	equilibrada :: String -> Bool

tal que (equilibrada cs) se verifica si la cadena cs está equilibrada. Por ejemplo,

   equilibrada "(()())"          ==  True
   equilibrada "())(()"          ==  False
   equilibrada "()"              ==  True
   equilibrada ")(()))"          ==  False
   equilibrada "("               ==  False
   equilibrada "(())((()())())"  == True

equilibrada "(()())" == True

equilibrada "())(()" == False

equilibrada "()" == True

equilibrada ")(()))" == False

equilibrada "(" == False

equilibrada "(())((()())())" == True

Soluciones

import Data.List (foldl')
import Test.Hspec

-- 1ª definición
equilibrada :: String -> Bool
equilibrada = aux 0 where
  aux 0 []       = True
  aux n ('(':cs) = aux (n + 1) cs 
  aux n (')':cs) = n > 0 && aux (n - 1) cs 
  aux _ _        = False

-- 2ª definición
equilibrada2 :: String -> Bool
equilibrada2 = aux 0 where
  aux n []       = n == 0
  aux n ('(':ps) = aux (n+1) ps
  aux n (')':ps) = n > 0 && aux (n-1) ps

-- 3ª definición
equilibrada3 :: String -> Bool
equilibrada3 xs = null $ foldl' op [] xs where
  op ('(':xs) ')' = xs
  op xs x = x:xs

import Data.List (foldl')

import Test.Hspec

-- 1ª definición

equilibrada :: String -> Bool

equilibrada = aux 0 where

aux 0 [] = True

aux n ('(':cs) = aux (n + 1) cs

aux n (')':cs) = n > 0 && aux (n - 1) cs

aux _ _ = False

-- 2ª definición

equilibrada2 :: String -> Bool

equilibrada2 = aux 0 where

aux n [] = n == 0

aux n ('(':ps) = aux (n+1) ps

aux n (')':ps) = n > 0 && aux (n-1) ps

-- 3ª definición

equilibrada3 :: String -> Bool

equilibrada3 xs = null $ foldl' op [] xs where

op ('(':xs) ')' = xs

op xs x = x:xs

Reconocimiento de relaciones funcionales entre dos conjuntos

PorJosé A. Alonso 29-noviembre-20178-diciembre-2017

Una relación binaria entre dos conjuntos A y B se puede representar mediante un conjunto de pares (a,b) tales que a ∈ A y b ∈ B. Por ejemplo, la relación < entre A = {1,5,3} y B = {0,2,4} se representa por {(1,2),(1,4),(3,4)}.

Una relación R entre A y B es funcional si cada elemento de A está relacionado mediante R como máximo con un elemento de B. Por ejemplo, [(2,4),(1,5),(3,4)] es funcional, pero [(3,4),(1,4),(1,2),(3,4)] no lo es.

Definir la función

   esFuncional :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> Bool

1	esFuncional :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> Bool

tal que (esFuncional r) se verifica si la relación r es funcional. Por ejemplo,

   esFuncional [(2,4),(1,5),(3,4)]        ==  True
   esFuncional [(3,4),(1,4),(1,2),(3,4)]  ==  False

1 2	esFuncional [(2,4),(1,5),(3,4)] == True esFuncional [(3,4),(1,4),(1,2),(3,4)] == False

Soluciones

import Data.List (nub, sort)

esFuncional :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> Bool
esFuncional r =
  and [esUnitario (imagen r x) | x <- dominio r] 

-- (dominio r) es el dominio de la relación r. Por ejemplo,
--    dominio [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)]  ==  [1,3,5]
dominio :: Ord a => [(a,b)] -> [a]
dominio = sort . nub . map fst

-- (imagen r x) es la imagen de x en la relación r. Por ejemplo,
--    imagen [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] 1  ==  [2,4]
--    imagen [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] 2  ==  []
imagen :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> a -> [b]
imagen r x =
  conjunto [y | (x1,y) <- r, x1 == x]

-- (conjunto xs) es el conjunto (es decir, lista ordenada de elementos
-- distintos) correspondiente a la lista xs. Por ejemplo, 
--    conjunto [7,2,3,2,7,3]  ==  [2,3,7]
conjunto :: Ord a => [a] -> [a]
conjunto = sort . nub

-- (esUnitario xs) se verifica si xs tiene sólo un elemento.
esUnitario :: [a] -> Bool
esUnitario xs =
  length xs == 1

import Data.List (nub, sort)

esFuncional :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> Bool

esFuncional r =

and [esUnitario (imagen r x) | x <- dominio r]

-- (dominio r) es el dominio de la relación r. Por ejemplo,

-- dominio [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] == [1,3,5]

dominio :: Ord a => [(a,b)] -> [a]

dominio = sort . nub . map fst

-- (imagen r x) es la imagen de x en la relación r. Por ejemplo,

-- imagen [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] 1 == [2,4]

-- imagen [(5,4),(1,4),(1,2),(3,4)] 2 == []

imagen :: (Ord a, Ord b) => [(a,b)] -> a -> [b]

imagen r x =

conjunto [y | (x1,y) <- r, x1 == x]

-- (conjunto xs) es el conjunto (es decir, lista ordenada de elementos

-- distintos) correspondiente a la lista xs. Por ejemplo,

-- conjunto [7,2,3,2,7,3] == [2,3,7]

conjunto :: Ord a => [a] -> [a]

conjunto = sort . nub

-- (esUnitario xs) se verifica si xs tiene sólo un elemento.

esUnitario :: [a] -> Bool

esUnitario xs =

length xs == 1

Menor x tal que los x múltiplos de n contienen todos los dígitos

PorJosé A. Alonso 28-noviembre-20178-diciembre-2017

Definir la función

   menorX :: Integer -> Integer

1	menorX :: Integer -> Integer

tal que (menorX n) es el menor x tal que entre los x primeros múltiplos de n (es decir, entre n, 2×n, 3×n, … y x×n) contienen todos los dígitos al menos una vez. Por ejemplo, (menorX 92) es 6 ya que

   92                                    contiene  [2,9]
   92 y 92×2                             contienen [1,2,4,8,9]
   92,  92×2 y 92×3                      contienen [1,2,4,6,7,8,9]
   92,  92×2,  92×3 y 92×4               contienen [1,2,3,4,6,7,8,9]
   92,  92×2,  92×3,  92×4 y 92×5        contienen [0,1,2,3,4,6,7,8,9]
   92,  92×2,  92×3,  92×4,  92×5 y 92×6 contienen [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

92 contiene [2,9]

92 y 92×2 contienen [1,2,4,8,9]

92, 92×2 y 92×3 contienen [1,2,4,6,7,8,9]

92, 92×2, 92×3 y 92×4 contienen [1,2,3,4,6,7,8,9]

92, 92×2, 92×3, 92×4 y 92×5 contienen [0,1,2,3,4,6,7,8,9]

92, 92×2, 92×3, 92×4, 92×5 y 92×6 contienen [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]

Otros ejemplos

   menorX 92          ==  6
   menorX 2967        ==  3
   menorX 266         ==  4
   menorX 18          ==  5
   menorX 2           ==  45
   menorX 125         ==  72
   menorX 1234567890  ==  1
   maximum [menorX n | n <- [1..3000]]  ==  72
   minimum [menorX n | n <- [1..3000]]  ==  3

menorX 92 == 6

menorX 2967 == 3

menorX 266 == 4

menorX 18 == 5

menorX 2 == 45

menorX 125 == 72

menorX 1234567890 == 1

maximum [menorX n | n <- [1..3000]] == 72

minimum [menorX n | n <- [1..3000]] == 3

Soluciones

import Data.List ((\\))

-- 1ª definición
-- =============

menorX :: Integer -> Integer
menorX n =
  head [x | x <- [1..]
          , [0..9] `contenido` digitosMultiplos n x]

contenido :: Eq a => [a] -> [a] -> Bool
contenido xs ys =
  all (`elem` ys) xs

digitosMultiplos :: Integer -> Integer -> [Integer]
digitosMultiplos n x =
  concatMap digitos [n,2*n..x*n]

digitos :: Integer -> [Integer]
digitos n =
  [read [c] | c <- show n]

-- 2ª definición
-- =============

menorX2 :: Integer -> Integer
menorX2 n = aux [] 0
  where aux xs x
          | [0..9] `contenido` xs = x
          | otherwise             = aux (digitos (n*(x+1)) ++ xs) (x+1)

-- 3ª definición
-- =============

menorX3 :: Integer -> Integer
menorX3 n = aux ['0'..'9'] 0
  where aux xs x
          | null xs   = x
          | otherwise = aux (xs \\ show (n*(x+1))) (x+1)

-- 4ª definición
-- =============

menorX4 :: Integer -> Integer
menorX4 n = aux "0123456789" 1 n
  where aux xs x nx | null ys   = x
                    | otherwise = aux ys (1+x) (nx+n)
          where ys = xs \\ show nx

-- Comparación de eficiencia
-- =========================

--    λ> maximum [menorX n | n <- [1..6000]]
--    72
--    (2.04 secs, 3,737,579,888 bytes)
--    λ> maximum [menorX2 n | n <- [1..6000]]
--    72
--    (0.52 secs, 818,602,736 bytes)
--    λ> maximum [menorX3 n | n <- [1..6000]]
--    72
--    (0.10 secs, 67,090,800 bytes)
--    λ> maximum [menorX3 n | n <- [1..6000]]
--    72
--    (0.08 secs, 67,090,800 bytes)
--    
--    λ> maximum [menorX3 n | n <- [1..10^5]]
--    72
--    (0.81 secs, 1,044,781,216 bytes)
--    λ> maximum [menorX4 n | n <- [1..10^5]]
--    72
--    (0.71 secs, 1,009,113,304 bytes)

import Data.List ((\\))

-- 1ª definición

-- =============

menorX :: Integer -> Integer

menorX n =

head [x | x <- [1..]

, [0..9] `contenido` digitosMultiplos n x]

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

contenido xs ys =

all (`elem` ys) xs

digitosMultiplos :: Integer -> Integer -> [Integer]

digitosMultiplos n x =

concatMap digitos [n,2*n..x*n]

digitos :: Integer -> [Integer]

digitos n =

[read [c] | c <- show n]

-- 2ª definición

-- =============

menorX2 :: Integer -> Integer

menorX2 n = aux [] 0

where aux xs x

| [0..9] `contenido` xs = x

| otherwise = aux (digitos (n*(x+1)) ++ xs) (x+1)

-- 3ª definición

-- =============

menorX3 :: Integer -> Integer

menorX3 n = aux ['0'..'9'] 0

where aux xs x

| null xs = x

| otherwise = aux (xs \\ show (n*(x+1))) (x+1)

-- 4ª definición

-- =============

menorX4 :: Integer -> Integer

menorX4 n = aux "0123456789" 1 n

where aux xs x nx | null ys = x

| otherwise = aux ys (1+x) (nx+n)

where ys = xs \\ show nx

-- Comparación de eficiencia

-- =========================

-- λ> maximum [menorX n | n <- [1..6000]]

-- 72

-- (2.04 secs, 3,737,579,888 bytes)

-- λ> maximum [menorX2 n | n <- [1..6000]]

-- 72

-- (0.52 secs, 818,602,736 bytes)

-- λ> maximum [menorX3 n | n <- [1..6000]]

-- 72

-- (0.10 secs, 67,090,800 bytes)

-- λ> maximum [menorX3 n | n <- [1..6000]]

-- 72

-- (0.08 secs, 67,090,800 bytes)

-- λ> maximum [menorX3 n | n <- [1..10^5]]

-- 72

-- (0.81 secs, 1,044,781,216 bytes)

-- λ> maximum [menorX4 n | n <- [1..10^5]]

-- 72

-- (0.71 secs, 1,009,113,304 bytes)

Conjunto de relaciones binarias entre dos conjuntos

PorJosé A. Alonso 27-noviembre-20174-diciembre-2017

Definir las funciones

   relaciones  :: [a] -> [b] -> [[(a,b)]]
   nRelaciones :: [a] -> [b] -> Integer

1 2	relaciones :: [a] -> [b] -> [[(a,b)]] nRelaciones :: [a] -> [b] -> Integer

tales que

(relaciones xs ys) es el conjunto de las relaciones del conjunto xs en el conjunto ys. Por ejemplo,

     λ> relaciones [1] [2]
     [[],[(1,2)]]
     λ> relaciones [1] [2,4]
     [[],[(1,2)],[(1,4)],[(1,2),(1,4)]]
     λ> relaciones [1,3] [2]
     [[],[(1,2)],[(3,2)],[(1,2),(3,2)]]
     λ> relaciones [1,3] [2,4]
     [[],[(1,2)],[(1,4)],[(1,2),(1,4)],[(3,2)],[(1,2),(3,2)],
      [(1,4),(3,2)],[(1,2),(1,4),(3,2)],[(3,4)],[(1,2),(3,4)],
      [(1,4),(3,4)],[(1,2),(1,4),(3,4)],[(3,2),(3,4)],
      [(1,2),(3,2),(3,4)],[(1,4),(3,2),(3,4)],
      [(1,2),(1,4),(3,2),(3,4)]]
     λ> relaciones [] []
     [[]]
     λ> relaciones [] [2]
     [[]]
     λ> relaciones [1] []
     [[]]

λ> relaciones [1] [2]

[[],[(1,2)]]

λ> relaciones [1] [2,4]

[[],[(1,2)],[(1,4)],[(1,2),(1,4)]]

λ> relaciones [1,3] [2]

[[],[(1,2)],[(3,2)],[(1,2),(3,2)]]

λ> relaciones [1,3] [2,4]

[[],[(1,2)],[(1,4)],[(1,2),(1,4)],[(3,2)],[(1,2),(3,2)],

[(1,4),(3,2)],[(1,2),(1,4),(3,2)],[(3,4)],[(1,2),(3,4)],

[(1,4),(3,4)],[(1,2),(1,4),(3,4)],[(3,2),(3,4)],

[(1,2),(3,2),(3,4)],[(1,4),(3,2),(3,4)],

[(1,2),(1,4),(3,2),(3,4)]]

λ> relaciones [] []

[[]]

λ> relaciones [] [2]

[[]]

λ> relaciones [1] []

[[]]

(nRelaciones xs ys) es el número de relaciones del conjunto xs en el conjunto ys. Por ejemplo,

     nRelaciones [1,2] [4,5]    ==  16
     nRelaciones [1,2] [4,5,6]  ==  64
     nRelaciones [0..9] [0..9]  ==  1267650600228229401496703205376

nRelaciones [1,2] [4,5] == 16

nRelaciones [1,2] [4,5,6] == 64

nRelaciones [0..9] [0..9] == 1267650600228229401496703205376

Soluciones

import Data.List (genericLength, subsequences)

relaciones :: [a] -> [b] -> [[(a,b)]]
relaciones xs ys =
  subsequences (producto xs ys)

-- (producto xs ys) es el producto cartesiano de xs e ys. Por ejemplo,
--    producto [1,3] [2,4]  ==  [(1,2),(1,4),(3,2),(3,4)]
producto :: [a] -> [b] -> [(a,b)]
producto xs ys =
  [(x,y) | x <- xs, y <- ys]

-- 1ª definición de nRelaciones
nRelaciones :: [a] -> [b] -> Integer
nRelaciones xs ys = genericLength (relaciones xs ys)

-- 2ª definición de nRelaciones
nRelaciones2 :: [a] -> [b] -> Integer
nRelaciones2 xs ys =
  2^(length xs * length ys)

-- Comparación de eficiencia
--    λ> nRelaciones [1..4] [1..5]
--    1048576
--    (1.17 secs, 228,243,608 bytes)
--    λ> nRelaciones2 [1..4] [1..5]
--    1048576
--    (0.02 secs, 144,856 bytes)

import Data.List (genericLength, subsequences)

relaciones :: [a] -> [b] -> [[(a,b)]]

relaciones xs ys =

subsequences (producto xs ys)

-- (producto xs ys) es el producto cartesiano de xs e ys. Por ejemplo,

-- producto [1,3] [2,4] == [(1,2),(1,4),(3,2),(3,4)]

producto :: [a] -> [b] -> [(a,b)]

producto xs ys =

[(x,y) | x <- xs, y <- ys]

-- 1ª definición de nRelaciones

nRelaciones :: [a] -> [b] -> Integer

nRelaciones xs ys = genericLength (relaciones xs ys)

-- 2ª definición de nRelaciones

nRelaciones2 :: [a] -> [b] -> Integer

nRelaciones2 xs ys =

2^(length xs * length ys)

-- Comparación de eficiencia

-- λ> nRelaciones [1..4] [1..5]

-- 1048576

-- (1.17 secs, 228,243,608 bytes)

-- λ> nRelaciones2 [1..4] [1..5]

-- 1048576

-- (0.02 secs, 144,856 bytes)

Sumas de dos cuadrados

PorJosé A. Alonso 24-noviembre-20174-diciembre-2017

Definir la función

   sumasDe2Cuadrados :: Integer -> [(Integer, Integer)]

1	sumasDe2Cuadrados :: Integer -> [(Integer, Integer)]

tal que (sumasDe2Cuadrados n) es la lista de los pares de números tales que la suma de sus cuadrados es n y el primer elemento del par es mayor o igual que el segundo. Por ejemplo,

   sumasDe2Cuadrados 25                ==  [(5,0),(4,3)]
   sumasDe2Cuadrados 32                ==  [(4,4)]
   sumasDe2Cuadrados 55                ==  []
   sumasDe2Cuadrados 850               ==  [(29,3),(27,11),(25,15)]
   length (sumasDe2Cuadrados (10^12))  ==  7

sumasDe2Cuadrados 25 == [(5,0),(4,3)]

sumasDe2Cuadrados 32 == [(4,4)]

sumasDe2Cuadrados 55 == []

sumasDe2Cuadrados 850 == [(29,3),(27,11),(25,15)]

length (sumasDe2Cuadrados (10^12)) == 7

Soluciones

-- 1ª definición
sumasDe2Cuadrados1 :: Integer -> [(Integer, Integer)]
sumasDe2Cuadrados1 n = 
  [(x,y) | x <- [n,n-1..0]
         , y <- [0..x]
         , x*x+y*y == n]

-- 2ª definición:
sumasDe2Cuadrados2 :: Integer -> [(Integer, Integer)]
sumasDe2Cuadrados2 n = 
  [(x,y) | x <- [a,a-1..0]
         , y <- [0..x]
         , x*x+y*y == n]
  where a = (floor . sqrt . fromIntegral) n

-- 3ª definición
sumasDe2Cuadrados3 :: Integer -> [(Integer, Integer)]
sumasDe2Cuadrados3 n =
  [(raizEntera x, raizEntera y)
  | y <- takeWhile (<= n `div` 2) cuadrados
  , let x = n - y
  , esCuadrado x]

cuadrados :: [Integer]
cuadrados = map (^2) [0..]

esCuadrado :: Integer -> Bool
esCuadrado x =
  x == y * y
  where y = raizEntera x
  
raizEntera :: Integer -> Integer
raizEntera x =
  (floor . sqrt . fromIntegral) x

-- 4ª definición
sumasDe2Cuadrados4 :: Integer -> [(Integer, Integer)]
sumasDe2Cuadrados4 n = aux ((floor . sqrt . fromIntegral) n) 0 
  where aux x y | x < y          = [] 
                | x*x + y*y <  n = aux x (y+1)
                | x*x + y*y == n = (x,y) : aux (x-1) (y+1)
                | otherwise      = aux (x-1) y

-- Comparación de eficiencia
--    λ> sumasDe2Cuadrados1 2020
--    [(42,16),(38,24)]
--    (4.29 secs, 621,601,336 bytes)
--    λ> sumasDe2Cuadrados2 2020
--    [(42,16),(38,24)]
--    (0.01 secs, 488,496 bytes)
--    λ> sumasDe2Cuadrados3 2020
--    [(42,16),(38,24)]
--    (0.02 secs, 197,256 bytes)
--    λ> sumasDe2Cuadrados4 2020
--    [(42,16),(38,24)]
--    (0.01 secs, 175,088 bytes)
--
--    λ> length (sumasDe2Cuadrados2 48612265)
--    32
--    (51.25 secs, 7,395,035,904 bytes)
--    λ> length (sumasDe2Cuadrados3 48612265)
--    32
--    (0.06 secs, 8,368,296 bytes)
--    λ> length (sumasDe2Cuadrados4 48612265)
--    32
--    (0.04 secs, 3,483,168 bytes)
--    
--    λ> length (sumasDe2Cuadrados3 (10^12))
--    7
--    (7.32 secs, 1,137,167,688 bytes)
--    λ> length (sumasDe2Cuadrados4 (10^12))
--    7
--    (3.64 secs, 480,776,736 bytes)

-- 1ª definición

sumasDe2Cuadrados1 :: Integer -> [(Integer, Integer)]

sumasDe2Cuadrados1 n =

[(x,y) | x <- [n,n-1..0]

, y <- [0..x]

, x*x+y*y == n]

-- 2ª definición:

sumasDe2Cuadrados2 :: Integer -> [(Integer, Integer)]

sumasDe2Cuadrados2 n =

[(x,y) | x <- [a,a-1..0]

, y <- [0..x]

, x*x+y*y == n]

where a = (floor . sqrt . fromIntegral) n

-- 3ª definición

sumasDe2Cuadrados3 :: Integer -> [(Integer, Integer)]

sumasDe2Cuadrados3 n =

[(raizEntera x, raizEntera y)

| y <- takeWhile (<= n `div` 2) cuadrados

, let x = n - y

, esCuadrado x]

cuadrados :: [Integer]

cuadrados = map (^2) [0..]

esCuadrado :: Integer -> Bool

esCuadrado x =

x == y * y

where y = raizEntera x

raizEntera :: Integer -> Integer

raizEntera x =

(floor . sqrt . fromIntegral) x

-- 4ª definición

sumasDe2Cuadrados4 :: Integer -> [(Integer, Integer)]

sumasDe2Cuadrados4 n = aux ((floor . sqrt . fromIntegral) n) 0

where aux x y | x < y = []

| x*x + y*y < n = aux x (y+1)

| x*x + y*y == n = (x,y) : aux (x-1) (y+1)

| otherwise = aux (x-1) y

-- Comparación de eficiencia

-- λ> sumasDe2Cuadrados1 2020

-- [(42,16),(38,24)]

-- (4.29 secs, 621,601,336 bytes)

-- λ> sumasDe2Cuadrados2 2020

-- [(42,16),(38,24)]

-- (0.01 secs, 488,496 bytes)

-- λ> sumasDe2Cuadrados3 2020

-- [(42,16),(38,24)]

-- (0.02 secs, 197,256 bytes)

-- λ> sumasDe2Cuadrados4 2020

-- [(42,16),(38,24)]

-- (0.01 secs, 175,088 bytes)

-- λ> length (sumasDe2Cuadrados2 48612265)

-- 32

-- (51.25 secs, 7,395,035,904 bytes)

-- λ> length (sumasDe2Cuadrados3 48612265)

-- 32

-- (0.06 secs, 8,368,296 bytes)

-- λ> length (sumasDe2Cuadrados4 48612265)

-- 32

-- (0.04 secs, 3,483,168 bytes)

-- λ> length (sumasDe2Cuadrados3 (10^12))

-- 7

-- (7.32 secs, 1,137,167,688 bytes)

-- λ> length (sumasDe2Cuadrados4 (10^12))

-- 7

-- (3.64 secs, 480,776,736 bytes)

[/schedule]

Sucesión contadora

PorJosé A. Alonso 22-noviembre-201726-marzo-2022

Definir las siguientes funciones

   numeroContado           :: Integer -> Integer
   contadora               :: Integer -> [Integer]
   lugarPuntoFijoContadora :: Integer -> Integer -> Maybe Integer

numeroContado :: Integer -> Integer

contadora :: Integer -> [Integer]

lugarPuntoFijoContadora :: Integer -> Integer -> Maybe Integer

tales que

(numeroContado n) es el número obtenido al contar las repeticiones de cada una de las cifras de n. Por ejemplo,

     numeroContado 1                 == 11
     numeroContado 114213            == 31121314
     numeroContado 1111111111111111  == 161
     numeroContado 555555555500      == 20105

numeroContado 1 == 11

numeroContado 114213 == 31121314

numeroContado 1111111111111111 == 161

numeroContado 555555555500 == 20105

(contadora n) es la sucesión cuyo primer elemento es n y los restantes se obtienen contando el número anterior de la sucesión. Por ejemplo,

     λ> take 14 (contadora 1)
     [1,11,21,1112,3112,211213,312213,212223,114213,31121314,41122314,
      31221324,21322314,21322314]
     λ> take 14 (contadora 5)
     [5,15,1115,3115,211315,31121315,41122315,3122131415,4122231415,
      3132132415,3122331415,3122331415,3122331415,3122331415]

λ> take 14 (contadora 1)

[1,11,21,1112,3112,211213,312213,212223,114213,31121314,41122314,

31221324,21322314,21322314]

λ> take 14 (contadora 5)

[5,15,1115,3115,211315,31121315,41122315,3122131415,4122231415,

3132132415,3122331415,3122331415,3122331415,3122331415]

(lugarPuntoFijoContadora n k) es el menor i <= k tal que son iguales los elementos en las posiciones i e i+1 de la sucesión contadora que cominza con n. Por ejemplo,

      λ> lugarPuntoFijoContadora 1 100
      Just 12
      λ> contadora 1 !! 11
      31221324
      λ> contadora 1 !! 12
      21322314
      λ> contadora 1 !! 13
      21322314
      λ> lugarPuntoFijoContadora 1 10
      Nothing
      λ> lugarPuntoFijoContadora 5 20
      Just 10
      λ> lugarPuntoFijoContadora 40 200
      Nothing

λ> lugarPuntoFijoContadora 1 100

Just 12

λ> contadora 1 !! 11

31221324

λ> contadora 1 !! 12

21322314

λ> contadora 1 !! 13

21322314

λ> lugarPuntoFijoContadora 1 10

Nothing

λ> lugarPuntoFijoContadora 5 20

Just 10

λ> lugarPuntoFijoContadora 40 200

Nothing

Nota: Este ejercicio ha sido propuesto por Ángel Ruiz.

Soluciones

import Data.List ( genericLength
                 , genericTake
                 , group
                 , nub
                 , sort
                 )

-- Definición de numeroContado
numeroContado :: Integer -> Integer
numeroContado n =
  (read . concat . map concat) [[(show . length) m,nub m]
                               | m <- (group . sort . show) n]

-- 1ª definición de contadora
contadora :: Integer -> [Integer]
contadora n = n : map numeroContado (contadora n)

-- 2ª definición de contadora
contadora2 :: Integer ->  [Integer]
contadora2 = iterate numeroContado 

-- Definición de lugarPuntoFijoContadora
lugarPuntoFijoContadora :: Integer -> Integer -> Maybe Integer
lugarPuntoFijoContadora n k
  | m == k-1  = Nothing
  | otherwise = Just m
  where xs = genericTake k (contadora n)
        ds = zipWith (-) xs (tail xs)
        m  = genericLength (takeWhile (/=0) ds)

import Data.List ( genericLength

, genericTake

, group

, nub

, sort

)

-- Definición de numeroContado

numeroContado :: Integer -> Integer

numeroContado n =

(read . concat . map concat) [[(show . length) m,nub m]

| m <- (group . sort . show) n]

-- 1ª definición de contadora

contadora :: Integer -> [Integer]

contadora n = n : map numeroContado (contadora n)

-- 2ª definición de contadora

contadora2 :: Integer -> [Integer]

contadora2 = iterate numeroContado

-- Definición de lugarPuntoFijoContadora

lugarPuntoFijoContadora :: Integer -> Integer -> Maybe Integer

lugarPuntoFijoContadora n k

| m == k-1 = Nothing

| otherwise = Just m

where xs = genericTake k (contadora n)

ds = zipWith (-) xs (tail xs)

m = genericLength (takeWhile (/=0) ds)

Punto de inflexión

PorJosé A. Alonso 21-noviembre-201726-marzo-2022

Definir la función

   inflexion :: Ord a => [a] -> Maybe a

1	inflexion :: Ord a => [a] -> Maybe a

tal que (inflexion xs) es el primer elemento de la lista en donde se cambia de creciente a decreciente o de decreciente a creciente y Nothing si no se cambia. Por ejemplo,

   inflexion [2,2,3,5,4,6]    ==  Just 4
   inflexion [9,8,6,7,10,10]  ==  Just 7
   inflexion [2,2,3,5]        ==  Nothing
   inflexion [5,3,2,2]        ==  Nothing

inflexion [2,2,3,5,4,6] == Just 4

inflexion [9,8,6,7,10,10] == Just 7

inflexion [2,2,3,5] == Nothing

inflexion [5,3,2,2] == Nothing

Soluciones

import Data.List (find)       
import Data.Maybe (isJust, fromJust)  

-- 1ª solución
-- ===========

inflexion :: Ord a => [a] -> Maybe a
inflexion (x:y:zs) 
  | x == y    = inflexion (y:zs)
  | x <  y    = decreciente (y:zs)
  | otherwise = creciente (y:zs)
inflexion _   = Nothing

-- (creciente xs) es el segundo elemento de la primera parte creciente
-- de xs y Nothing, en caso contrario. Por ejemplo,
--    creciente [4,3,5,6]    ==  Just 5
--    creciente [4,3,5,2,7]  ==  Just 5
--    creciente [4,3,2]      ==  Nothing
creciente (x:y:zs) 
  | x >= y    = creciente (y:zs)
  | otherwise = Just y
creciente _   = Nothing

-- (decreciente xs) es el segundo elemento de la primera parte
-- decreciente de xs y Nothing, en caso contrario. Por ejemplo,
--    decreciente [4,2,3,1,0]  ==  Just 2
--    decreciente [4,5,3,1,0]  ==  Just 3
--    decreciente [4,5,7]      ==  Nothing
decreciente (x:y:zs) 
  | x <= y    = decreciente (y:zs)
  | otherwise = Just y
decreciente _ = Nothing

-- 2ª solución
-- ===========

inflexion2 :: Ord a => [a] -> Maybe a
inflexion2 = aux . signos 
  where aux [] = Nothing
        aux ((s,_):ys) | null zs   = Nothing
                       | otherwise = Just (snd (head zs))
          where zs = dropWhile (\(p,_) -> p == s) ys

-- (signos xs) es la lista de los pares dormado por el signo de
-- crecimiento o decrecimiento de cada elemento de xs respecto de su
-- anterior. Por ejemplo,                 
--    λ> signos [2,2,2,3,5,5,4,5,2]
--    [(1,3),(1,5),(-1,4),(1,5),(-1,2)]
signos :: Ord a => [a] -> [(Int,a)]
signos xs = [(signo x y,y) | (x,y) <- zip xs (tail xs), x /= y] 

-- (signo x y) es el signo de crecimiento o decrecimiento de y respecto
-- de x. 
signo :: Ord a => a -> a -> Int
signo x y | x > y     = 1
          | x < y     = -1
          | otherwise = 0

-- 3ª solución
-- ===========

inflexion3 :: Ord  a => [a] -> Maybe a
inflexion3 (x:y:xs)
  | x == y    = inflexion3 $ y:xs
  | x < y     = buscaMenor $ y:xs
  | otherwise = buscaMayor $ y:xs
inflexion3 _  = Nothing
 
buscaMenor :: Ord a => [a] -> Maybe a
buscaMenor (y:xs)
  | isJust busca = Just (snd (fromJust busca))
  | otherwise    = Nothing
  where busca = find parDecreciente (zip (y:xs) xs)
 
buscaMayor :: Ord a => [a] -> Maybe a
buscaMayor (y:xs)
  | isJust busca = Just (snd (fromJust busca))
  | otherwise    = Nothing
  where busca = find parCreciente (zip (y:xs) xs)
 
parCreciente :: Ord a => (a,a) -> Bool
parCreciente (a,b) = a < b
 
parDecreciente :: Ord a => (a,a) -> Bool
parDecreciente (a,b) = a > b

-- Comparación de eficiencia
-- =========================

--    λ> inflexion (replicate (10^7) 5 ++ [0,1])
--    Just 1
--    (4.73 secs, 3,360,141,912 bytes)
--    λ> inflexion2 (replicate (10^7) 5 ++ [0,1])
--    Just 1
--    (2.71 secs, 2,480,144,352 bytes)
--    λ> inflexion3 (replicate (10^7) 5 ++ [0,1])
--    Just 1
--    (5.06 secs, 3,360,143,680 bytes)
--    
--    λ> inflexion ([1..10^7] ++ [0,1])
--    Just 0
--    (3.60 secs, 3,120,146,728 bytes)
--    λ> inflexion2 ([1..10^7] ++ [0,1])
--    Just 0
--    (11.33 secs, 6,480,143,376 bytes)
--    λ> inflexion3 ([1..10^7] ++ [0,1])
--    Just 0
--    (3.28 secs, 3,280,140,784 bytes)
--    
--    λ> inflexion ([10^7,10^7-1..1] ++ [2,1])
--    Just 2
--    (3.62 secs, 3,200,141,784 bytes)
--    λ> inflexion2 ([10^7,10^7-1..1] ++ [2,1])
--    Just 2
--    (10.01 secs, 5,840,144,200 bytes)
--    λ> inflexion3 ([10^7,10^7-1..1] ++ [2,1])
--    Just 2
--    (3.56 secs, 3,360,145,728 bytes)

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

import Data.List (find)

import Data.Maybe (isJust, fromJust)

-- 1ª solución

-- ===========

inflexion :: Ord a => [a] -> Maybe a

inflexion (x:y:zs)

| x == y = inflexion (y:zs)

| x < y = decreciente (y:zs)

| otherwise = creciente (y:zs)

inflexion _ = Nothing

-- (creciente xs) es el segundo elemento de la primera parte creciente

-- de xs y Nothing, en caso contrario. Por ejemplo,

-- creciente [4,3,5,6] == Just 5

-- creciente [4,3,5,2,7] == Just 5

-- creciente [4,3,2] == Nothing

creciente (x:y:zs)

| x >= y = creciente (y:zs)

| otherwise = Just y

creciente _ = Nothing

-- (decreciente xs) es el segundo elemento de la primera parte

-- decreciente de xs y Nothing, en caso contrario. Por ejemplo,

-- decreciente [4,2,3,1,0] == Just 2

-- decreciente [4,5,3,1,0] == Just 3

-- decreciente [4,5,7] == Nothing

decreciente (x:y:zs)

| x <= y = decreciente (y:zs)

| otherwise = Just y

decreciente _ = Nothing

-- 2ª solución

-- ===========

inflexion2 :: Ord a => [a] -> Maybe a

inflexion2 = aux . signos

where aux [] = Nothing

aux ((s,_):ys) | null zs = Nothing

| otherwise = Just (snd (head zs))

where zs = dropWhile (\(p,_) -> p == s) ys

-- (signos xs) es la lista de los pares dormado por el signo de

-- crecimiento o decrecimiento de cada elemento de xs respecto de su

-- anterior. Por ejemplo,

-- λ> signos [2,2,2,3,5,5,4,5,2]

-- [(1,3),(1,5),(-1,4),(1,5),(-1,2)]

signos :: Ord a => [a] -> [(Int,a)]

signos xs = [(signo x y,y) | (x,y) <- zip xs (tail xs), x /= y]

-- (signo x y) es el signo de crecimiento o decrecimiento de y respecto

-- de x.

signo :: Ord a => a -> a -> Int

signo x y | x > y = 1

| x < y = -1

| otherwise = 0

-- 3ª solución

-- ===========

inflexion3 :: Ord a => [a] -> Maybe a

inflexion3 (x:y:xs)

| x == y = inflexion3 $ y:xs

| x < y = buscaMenor $ y:xs

| otherwise = buscaMayor $ y:xs

inflexion3 _ = Nothing

buscaMenor :: Ord a => [a] -> Maybe a

buscaMenor (y:xs)

| isJust busca = Just (snd (fromJust busca))

| otherwise = Nothing

where busca = find parDecreciente (zip (y:xs) xs)

buscaMayor :: Ord a => [a] -> Maybe a

buscaMayor (y:xs)

| isJust busca = Just (snd (fromJust busca))

| otherwise = Nothing

where busca = find parCreciente (zip (y:xs) xs)

parCreciente :: Ord a => (a,a) -> Bool

parCreciente (a,b) = a < b

parDecreciente :: Ord a => (a,a) -> Bool

parDecreciente (a,b) = a > b

-- Comparación de eficiencia

-- =========================

-- λ> inflexion (replicate (10^7) 5 ++ [0,1])

-- Just 1

-- (4.73 secs, 3,360,141,912 bytes)

-- λ> inflexion2 (replicate (10^7) 5 ++ [0,1])

-- Just 1

-- (2.71 secs, 2,480,144,352 bytes)

-- λ> inflexion3 (replicate (10^7) 5 ++ [0,1])

-- Just 1

-- (5.06 secs, 3,360,143,680 bytes)

-- λ> inflexion ([1..10^7] ++ [0,1])

-- Just 0

-- (3.60 secs, 3,120,146,728 bytes)

-- λ> inflexion2 ([1..10^7] ++ [0,1])

-- Just 0

-- (11.33 secs, 6,480,143,376 bytes)

-- λ> inflexion3 ([1..10^7] ++ [0,1])

-- Just 0

-- (3.28 secs, 3,280,140,784 bytes)

-- λ> inflexion ([10^7,10^7-1..1] ++ [2,1])

-- Just 2

-- (3.62 secs, 3,200,141,784 bytes)

-- λ> inflexion2 ([10^7,10^7-1..1] ++ [2,1])

-- Just 2

-- (10.01 secs, 5,840,144,200 bytes)

-- λ> inflexion3 ([10^7,10^7-1..1] ++ [2,1])

-- Just 2

-- (3.56 secs, 3,360,145,728 bytes)

Cadenas de sumas de factoriales de los dígitos

PorJosé A. Alonso 17-noviembre-201725-noviembre-2017

Dado un número n se considera la sucesión cuyo primer término es n y los restantes se obtienen sumando los factoriales de los dígitos del anterior. Por ejemplo, la sucesión que empieza en 69 es

         69
     363600  (porque 6! + 9! = 363600)  
       1454  (porque 3! + 6! + 3! + 6! + 0! + 0! = 1454)
        169  (porque 1! + 4! + 5! + 4! = 169)
     363601  (porque 1! + 6! + 9! = 363601)
       1454  (porque 3! + 6! + 3! + 6! + 0! + 1! = 1454)
     ......

363600 (porque 6! + 9! = 363600)

1454 (porque 3! + 6! + 3! + 6! + 0! + 0! = 1454)

169 (porque 1! + 4! + 5! + 4! = 169)

363601 (porque 1! + 6! + 9! = 363601)

1454 (porque 3! + 6! + 3! + 6! + 0! + 1! = 1454)

......

La cadena correspondiente a un número n son los términos de la sucesión que empieza en n hasta la primera repetición de un elemento en la sucesión. Por ejemplo, la cadena de 69 es

   [69,363600,1454,169,363601,1454]

1	[69,363600,1454,169,363601,1454]

Consta de una parte no periódica ([69,363600]) y de una periódica ([1454,169,363601]).

Definir las funciones

   cadena  :: Integer -> [Integer]
   periodo :: Integer -> [Integer]

1 2	cadena :: Integer -> [Integer] periodo :: Integer -> [Integer]

tales que

(cadena n es la cadena correspondiente al número n. Por ejemplo,

      cadena 69    ==  [69,363600,1454,169,363601,1454]
      cadena 145   ==  [145,145]
      cadena 78    ==  [78,45360,871,45361,871]
      cadena 569   ==  [569,363720,5775,10320,11,2,2]
      cadena 3888  ==  [3888,120966,364324,782,45362,872,45362]
      maximum [length (cadena n) | n <- [1..5000]]  ==  61
      length (cadena 1479)                          ==  61

cadena 69 == [69,363600,1454,169,363601,1454]

cadena 145 == [145,145]

cadena 78 == [78,45360,871,45361,871]

cadena 569 == [569,363720,5775,10320,11,2,2]

cadena 3888 == [3888,120966,364324,782,45362,872,45362]

maximum [length (cadena n) | n <- [1..5000]] == 61

length (cadena 1479) == 61

(periodo n) es la parte periódica de la cadena de n. Por ejemplo,

      periodo 69    ==  [169,363601,1454]
      periodo 145   ==  [145]
      periodo 78    ==  [45361,871]
      periodo 569   ==  [2]
      periodo 3888  ==  [872,45362]
      maximum [length (periodo n) | n <- [1..5000]]  ==  3
      length (periodo 1479)                          ==  3

periodo 69 == [169,363601,1454]

periodo 145 == [145]

periodo 78 == [45361,871]

periodo 569 == [2]

periodo 3888 == [872,45362]

maximum [length (periodo n) | n <- [1..5000]] == 3

length (periodo 1479) == 3

Soluciones

-- Definición de cadena
-- ====================

cadena :: Integer -> [Integer]
cadena n = reverse (extension [n])

extension :: [Integer] -> [Integer]
extension (n:ns)
  | m `elem` (n:ns) = m : n : ns
  | otherwise       = extension (m : n : ns)
  where m = siguiente n

siguiente :: Integer -> Integer
siguiente n =
  sum [factorial d | d <- digitos n]

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

digitos :: Integer -> [Integer]
digitos n =
  [read [c] | c <- show n]

-- Definición de periodo
-- =====================

periodo :: Integer -> [Integer]
periodo n =
  reverse (x : takeWhile (/= x) xs)
  where (x:xs) = reverse (cadena n)

-- Definición de cadena

-- ====================

cadena :: Integer -> [Integer]

cadena n = reverse (extension [n])

extension :: [Integer] -> [Integer]

extension (n:ns)

| m `elem` (n:ns) = m : n : ns

| otherwise = extension (m : n : ns)

where m = siguiente n

siguiente :: Integer -> Integer

siguiente n =

sum [factorial d | d <- digitos n]

factorial :: Integer -> Integer

factorial n =

product [1..n]

digitos :: Integer -> [Integer]

digitos n =

[read [c] | c <- show n]

-- Definición de periodo

-- =====================

periodo :: Integer -> [Integer]

periodo n =

reverse (x : takeWhile (/= x) xs)

where (x:xs) = reverse (cadena n)

Números dígito potenciales

PorJosé A. Alonso 15-noviembre-201725-noviembre-2017

Un número entero x es dígito potencial de orden n si x es la suma de los dígitos de x elevados a n. Por ejemplo,

153 es un dígito potencial de orden 3 ya que 153 = 1^3+5^3+3^3
4150 es un dígito potencial de orden 5 ya que 4150 = 4^5+1^5+5^5+0^5

Un número x es dígito auto potencial si es un dígito potencial de orden n, donde n es el número de dígitos de n. Por ejemplo, 153 es un número dígito auto potencial.

Definir las funciones

   digitosPotencialesOrden :: Integer -> [Integer]
   digitosAutoPotenciales  :: [Integer]

1 2	digitosPotencialesOrden :: Integer -> [Integer] digitosAutoPotenciales :: [Integer]

tales que

(digitosPotencialesOrden n) es la lista de los números dígito potenciales de orden n. Por ejemplo,

     take 6 (digitosPotencialesOrden 3)  ==  [0,1,153,370,371,407]
     take 5 (digitosPotencialesOrden 4)  ==  [0,1,1634,8208,9474]
     take 8 (digitosPotencialesOrden 5)  ==  [0,1,4150,4151,54748,92727,93084,194979]
     take 3 (digitosPotencialesOrden 6)  ==  [0,1,548834]

take 6 (digitosPotencialesOrden 3) == [0,1,153,370,371,407]

take 5 (digitosPotencialesOrden 4) == [0,1,1634,8208,9474]

take 8 (digitosPotencialesOrden 5) == [0,1,4150,4151,54748,92727,93084,194979]

take 3 (digitosPotencialesOrden 6) == [0,1,548834]

digitosAutoPotenciales es la lista de los números dígito auto potenciales. Por ejemplo,

     λ> take 20 digitosAutoPotenciales
     [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,153,370,371,407,1634,8208,9474,54748,92727,93084]

1 2	λ> take 20 digitosAutoPotenciales [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,153,370,371,407,1634,8208,9474,54748,92727,93084]

Soluciones

import Data.List (genericLength)
import Data.Char (digitToInt)

-- 1ª definición de digitosPotencialesOrden
-- ========================================

digitosPotencialesOrden :: Integer -> [Integer]
digitosPotencialesOrden n =
  [x | x <- [0..]
     , esDigitoPotencialOrden n x]

esDigitoPotencialOrden :: Integer -> Integer -> Bool
esDigitoPotencialOrden n x =
  x == sum [y^n | y <- digitos x]

digitos :: Integer -> [Integer]
digitos x = [read [d] | d <- show x] 

-- 2ª definición de digitosPotencialesOrden
-- ========================================

digitosPotencialesOrden2 :: Integer -> [Integer]
digitosPotencialesOrden2 n =
  filter (esDigitoPotencialOrden2 n) [0..]

esDigitoPotencialOrden2 :: Integer -> Integer -> Bool
esDigitoPotencialOrden2 n x =
  x == sum (map (^n) (digitos2 x))

digitos2 :: Integer -> [Integer]
digitos2 = map (toInteger . digitToInt) . show

-- 3ª definición de digitosPotencialesOrden
-- ========================================

--    digitosPotencialesOrden3 3  ==  [0,1,153,370,371,407]
--    digitosPotencialesOrden3 4  ==  [0,1,1634,8208,9474]
digitosPotencialesOrden3 :: Integer -> [Integer]
digitosPotencialesOrden3 n =
  filter (esDigitoPotencialOrden2 n) [0..10^d-1]
  where d = maximoNDigitosPotencialesOrden n 

-- (maximoNDigitosPotencialesOrden n) es el máximo número de dígitos de
-- los números dígitos potenciales de orden d. Por ejemplo,
--    maximoNDigitosPotencialesOrden 3  ==  5
--    maximoNDigitosPotencialesOrden 5  ==  7
maximoNDigitosPotencialesOrden :: Integer -> Integer
maximoNDigitosPotencialesOrden n =
  head (dropWhile (\d -> d*9^n >= 10^(d-1)) [1..])

-- 1ª definición de esDigitoAutoPotencial
-- ======================================

esDigitoAutoPotencial :: Integer -> Bool
esDigitoAutoPotencial x =
  esDigitoPotencialOrden (genericLength (show x)) x

digitosAutoPotenciales :: [Integer]
digitosAutoPotenciales =
  filter esDigitoAutoPotencial [0..]

-- 2ª definición de esDigitoAutoPotencial
-- ======================================

digitosAutoPotenciales2 :: [Integer]
digitosAutoPotenciales2 =
  0: concat [[x | x <- [10^k..10^(k+1)-1], esDigitoPotencialOrden (k+1) x]
            | k <- [0..]]

import Data.List (genericLength)

import Data.Char (digitToInt)

-- 1ª definición de digitosPotencialesOrden

-- ========================================

digitosPotencialesOrden :: Integer -> [Integer]

digitosPotencialesOrden n =

[x | x <- [0..]

, esDigitoPotencialOrden n x]

esDigitoPotencialOrden :: Integer -> Integer -> Bool

esDigitoPotencialOrden n x =

x == sum [y^n | y <- digitos x]

digitos :: Integer -> [Integer]

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

-- 2ª definición de digitosPotencialesOrden

-- ========================================

digitosPotencialesOrden2 :: Integer -> [Integer]

digitosPotencialesOrden2 n =

filter (esDigitoPotencialOrden2 n) [0..]

esDigitoPotencialOrden2 :: Integer -> Integer -> Bool

esDigitoPotencialOrden2 n x =

x == sum (map (^n) (digitos2 x))

digitos2 :: Integer -> [Integer]

digitos2 = map (toInteger . digitToInt) . show

-- 3ª definición de digitosPotencialesOrden

-- ========================================

-- digitosPotencialesOrden3 3 == [0,1,153,370,371,407]

-- digitosPotencialesOrden3 4 == [0,1,1634,8208,9474]

digitosPotencialesOrden3 :: Integer -> [Integer]

digitosPotencialesOrden3 n =

filter (esDigitoPotencialOrden2 n) [0..10^d-1]

where d = maximoNDigitosPotencialesOrden n

-- (maximoNDigitosPotencialesOrden n) es el máximo número de dígitos de

-- los números dígitos potenciales de orden d. Por ejemplo,

-- maximoNDigitosPotencialesOrden 3 == 5

-- maximoNDigitosPotencialesOrden 5 == 7

maximoNDigitosPotencialesOrden :: Integer -> Integer

maximoNDigitosPotencialesOrden n =

head (dropWhile (\d -> d*9^n >= 10^(d-1)) [1..])

-- 1ª definición de esDigitoAutoPotencial

-- ======================================

esDigitoAutoPotencial :: Integer -> Bool

esDigitoAutoPotencial x =

esDigitoPotencialOrden (genericLength (show x)) x

digitosAutoPotenciales :: [Integer]

digitosAutoPotenciales =

filter esDigitoAutoPotencial [0..]

-- 2ª definición de esDigitoAutoPotencial

-- ======================================

digitosAutoPotenciales2 :: [Integer]

digitosAutoPotenciales2 =

0: concat [[x | x <- [10^k..10^(k+1)-1], esDigitoPotencialOrden (k+1) x]

| k <- [0..]]

Mayor número equidigital

PorJosé A. Alonso 14-noviembre-201721-noviembre-2017

Definir la función

   mayorEquidigital :: Integer -> Integer

1	mayorEquidigital :: Integer -> Integer

tal que (mayorEquidigital x) es el mayor número que se puede contruir con los dígitos de x. Por ejemplo,

   mayorEquidigital 13112017  ==  73211110
   mayorEquidigital2 (2^100)  ==  9987776666655443322222211000000

1 2	mayorEquidigital 13112017 == 73211110 mayorEquidigital2 (2^100) == 9987776666655443322222211000000

Soluciones

import Data.List (sort, permutations)

-- 1ª solución
-- ===========

mayorEquidigital1 :: Integer -> Integer
mayorEquidigital1 =
  maximum . equidigitales

-- (equidigitales x) es la lista de los números que se pueden contruir
-- con los dígitos de x. Por ejemplo, 
--    equidigitales 325  ==  [325,235,523,253,532,352]
equidigitales :: Integer -> [Integer]
equidigitales x =
  [read ys | ys <- permutations ds]
  where ds = show x

-- 2ª solución
-- ===========

mayorEquidigital2 :: Integer -> Integer
mayorEquidigital2 = read . reverse . sort . show 

-- Comparación de eficiencia
-- =========================

--    λ> mayorEquidigital1 (2^30)
--    8774432110
--    (11.77 secs, 26,334,106,664 bytes)
--    λ> mayorEquidigital2 (2^30)
--    8774432110
--    (0.00 secs, 156,800 bytes)

import Data.List (sort, permutations)

-- 1ª solución

-- ===========

mayorEquidigital1 :: Integer -> Integer

mayorEquidigital1 =

maximum . equidigitales

-- (equidigitales x) es la lista de los números que se pueden contruir

-- con los dígitos de x. Por ejemplo,

-- equidigitales 325 == [325,235,523,253,532,352]

equidigitales :: Integer -> [Integer]

equidigitales x =

[read ys | ys <- permutations ds]

where ds = show x

-- 2ª solución

-- ===========

mayorEquidigital2 :: Integer -> Integer

mayorEquidigital2 = read . reverse . sort . show

-- Comparación de eficiencia

-- =========================

-- λ> mayorEquidigital1 (2^30)

-- 8774432110

-- (11.77 secs, 26,334,106,664 bytes)

-- λ> mayorEquidigital2 (2^30)

-- 8774432110

-- (0.00 secs, 156,800 bytes)

Números oblongos

PorJosé A. Alonso 13-noviembre-201725-marzo-2022

Un número oblongo es un número que es el producto de dos números naturales consecutivos; es decir, n es un número oblongo si existe un número natural x tal que n = x(x+1). Por ejemplo, 42 es un número oblongo porque 42 = 6 x 7.

Definir las funciones

   esOblongo :: Integer -> Bool
   oblongos  :: [Integer]

1 2	esOblongo :: Integer -> Bool oblongos :: [Integer]

tales que

(esOblongo n) se verifica si n es oblongo. Por ejemplo,

     esOblongo 42               ==  True
     esOblongo 40               ==  False
     esOblongo 100000010000000  ==  True

esOblongo 42 == True

esOblongo 40 == False

esOblongo 100000010000000 == True

oblongos es la suceción de los números oblongos. Por ejemplo,

     take 15 oblongos   == [0,2,6,12,20,30,42,56,72,90,110,132,156,182,210]
     oblongos !! 50     == 2550
     oblongos !! (10^7) == 100000010000000

take 15 oblongos == [0,2,6,12,20,30,42,56,72,90,110,132,156,182,210]

oblongos !! 50 == 2550

oblongos !! (10^7) == 100000010000000

Soluciones

-- 1ª definición de esOblongo
esOblongo1 :: Integer -> Bool
esOblongo1 n =
  n == x * (x+1)
  where x = round (sqrt (fromIntegral n))

-- 2ª definición de esOblongo
esOblongo2 :: Integer -> Bool
esOblongo2 n =
  n `pertenece` oblongos3

pertenece :: Integer -> [Integer] -> Bool
pertenece x ys =
  x == head (dropWhile (< x) ys)

-- 1ª definición de oblongos
oblongos1 :: [Integer]
oblongos1 = [n | n <- [0..]
               , esOblongo1 n]

-- 2ª definición de oblongos
oblongos2 :: [Integer]
oblongos2 = filter esOblongo1 [0..]

-- 3ª definición de oblongos
oblongos3 :: [Integer]
oblongos3 = zipWith (*) [0..] [1..]

-- 1ª definición de esOblongo

esOblongo1 :: Integer -> Bool

esOblongo1 n =

n == x * (x+1)

where x = round (sqrt (fromIntegral n))

-- 2ª definición de esOblongo

esOblongo2 :: Integer -> Bool

esOblongo2 n =

n `pertenece` oblongos3

pertenece :: Integer -> [Integer] -> Bool

pertenece x ys =

x == head (dropWhile (< x) ys)

-- 1ª definición de oblongos

oblongos1 :: [Integer]

oblongos1 = [n | n <- [0..]

, esOblongo1 n]

-- 2ª definición de oblongos

oblongos2 :: [Integer]

oblongos2 = filter esOblongo1 [0..]

-- 3ª definición de oblongos

oblongos3 :: [Integer]

oblongos3 = zipWith (*) [0..] [1..]

Pares definidos por su MCD y su MCM

PorJosé A. Alonso 10-noviembre-201725-abril-2021

Definir las siguientes funciones

   pares  :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]
   nPares :: Integer -> Integer -> Integer

1 2	pares :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)] nPares :: Integer -> Integer -> Integer

tales que

(pares a b) es la lista de los pares de números enteros positivos tales que su máximo común divisor es a y su mínimo común múltiplo es b. Por ejemplo,

     pares 3 3  == [(3,3)]
     pares 4 12 == [(4,12),(12,4)]
     pares 2 12 == [(2,12),(4,6),(6,4),(12,2)]
     pares 2 60 == [(2,60),(4,30),(6,20),(10,12),(12,10),(20,6),(30,4),(60,2)]
     pares 2 7  == []
     pares 12 3 == []
     length (pares 3 (product [3,5..91]))  ==  8388608

pares 3 3 == [(3,3)]

pares 4 12 == [(4,12),(12,4)]

pares 2 12 == [(2,12),(4,6),(6,4),(12,2)]

pares 2 60 == [(2,60),(4,30),(6,20),(10,12),(12,10),(20,6),(30,4),(60,2)]

pares 2 7 == []

pares 12 3 == []

length (pares 3 (product [3,5..91])) == 8388608

(nPares a b) es el número de pares de enteros positivos tales que su máximo común divisor es a y su mínimo común múltiplo es b. Por ejemplo,

     nPares 3 3   ==  1
     nPares 4 12  ==  2
     nPares 2 12  ==  4
     nPares 2 60  ==  8
     nPares 2 7   ==  0
     nPares 12 3  ==  0
     nPares 3 (product [3..3*10^4]) `mod` (10^12)  ==  477999992832
     length (show (nPares 3 (product [3..3*10^4])))  ==  977

nPares 3 3 == 1

nPares 4 12 == 2

nPares 2 12 == 4

nPares 2 60 == 8

nPares 2 7 == 0

nPares 12 3 == 0

nPares 3 (product [3..3*10^4]) `mod` (10^12) == 477999992832

length (show (nPares 3 (product [3..3*10^4]))) == 977

Soluciones

import Data.Numbers.Primes (primeFactors)
import Data.List (genericLength, group, nub, sort, subsequences)
import Test.QuickCheck

-- 1ª definición de pares
-- ======================

pares1 :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]
pares1 a b = [(x,y) | x <- [1..b]
                    , y <- [1..b]
                    , gcd x y == a
                    , lcm x y == b]

-- 2ª definición de pares
-- ======================

pares2 :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]
pares2 a b = [(x,y) | x <- [a,a+a..b]
                    , y <- [a,a+a..b]
                    , gcd x y == a
                    , lcm x y == b]

-- Comparacioń de eficiencia
--    λ> length (pares1 3 (product [3,5..11]))
--    16
--    (95.12 secs, 86,534,165,528 bytes)
--    λ> length (pares2 3 (product [3,5..11]))
--    16
--    (15.80 secs, 14,808,762,128 bytes)

-- 3ª definición de pares
-- ======================

pares3 :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]
pares3 a b = [(x,y) | x <- [a,a+a..b]
                    , c `rem` x == 0
                    , let y = c `div` x
                    , gcd x y == a
                    ]
  where c = a * b

-- Comparacioń de eficiencia
--    λ> length (pares2 3 (product [3,5..11]))
--    16
--    (15.80 secs, 14,808,762,128 bytes)
--    λ> length (pares3 3 (product [3,5..11]))
--    16
--    (0.01 secs, 878,104 bytes)

-- 4ª definición de pares
-- ======================

-- Para la cuarta definición de pares se observa la relación con los
-- factores primos
--    λ> [(primeFactors x, primeFactors y) | (x,y) <- pares1 2 12]
--    [([2],[2,2,3]),([2,2],[2,3]),([2,3],[2,2]),([2,2,3],[2])]
--    λ> [primeFactors x | (x,y) <- pares1 2 12]
--    [[2],[2,2],[2,3],[2,2,3]]
--    λ> [primeFactors x | (x,y) <- pares1 2 60]
--    [[2],[2,2],[2,3],[2,5],[2,2,3],[2,2,5],[2,3,5],[2,2,3,5]]
--    λ> [primeFactors x | (x,y) <- pares1 6 60]
--    [[2,3],[2,2,3],[2,3,5],[2,2,3,5]]
--    λ> [primeFactors x | (x,y) <- pares1 2 24]
--    [[2],[2,3],[2,2,2],[2,2,2,3]]
-- Se observa que cada pare se obtiene de uno de los subconjuntos de los
-- divisores primos de b/a. Por ejemplo,
--    λ> (a,b) = (2,24)
--    λ> b `div` a
--    12
--    λ> primeFactors it
--    [2,2,3]
--    λ> group it
--    [[2,2],[3]]
--    λ> subsequences it
--    [[],[[2,2]],[[3]],[[2,2],[3]]]
--    λ> map concat it
--    [[],[2,2],[3],[2,2,3]]
--    λ> map product it
--    [1,4,3,12]
--    λ> [(a * x, b `div` x) | x <- it]
--    [(2,24),(8,6),(6,8),(24,2)]
-- A partir de la observación se construye la siguiente definición

pares4 :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]
pares4 a b
  | b `mod` a /= 0 = []
  | otherwise =
    [(a * x, b `div` x)
    | x <- map (product . concat)
               ((subsequences . group . primeFactors) (b `div` a))]

-- Nota. La función pares4 calcula el mismo conjunto que las anteriores,
-- pero no necesariamente en el mismo orde. Por ejemplo,
--    λ> pares3 2 60 
--    [(2,60),(4,30),(6,20),(10,12),(12,10),(20,6),(30,4),(60,2)]
--    λ> pares4 2 60 
--    [(2,60),(4,30),(6,20),(12,10),(10,12),(20,6),(30,4),(60,2)]
--    λ> pares3 2 60 == sort (pares4 2 60)
--    True

-- Comparacioń de eficiencia
--    λ> length (pares3 3 (product [3,5..17]))
--    64
--    (4.44 secs, 2,389,486,440 bytes)
--    λ> length (pares4 3 (product [3,5..17]))
--    64
--    (0.00 secs, 177,704 bytes)
  
-- Propiedades de equivalencia de pares
-- ====================================

prop_pares :: Integer -> Integer -> Property
prop_pares a b =
  a > 0 && b > 0 ==>
  all (== pares1 a b)
      [sort (f a b) | f <- [ pares2
                           , pares3
                           , pares4
                           ]]
  
prop_pares2 :: Integer -> Integer -> Property
prop_pares2 a b =
  a > 0 && b > 0 ==>
  all (== pares1 a (a * b))
      [sort (f a (a * b)) | f <- [ pares2
                                 , pares3
                                 , pares4
                                 ]]
  
-- La comprobación es
--    λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=10}) prop_pares
--    +++ OK, passed 100 tests.
--    λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=10}) prop_pares
--    +++ OK, passed 100 tests.
--    λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=10}) prop_pares2
--    +++ OK, passed 100 tests.
             
-- 1ª definición de nPares
-- =======================

nPares1 :: Integer -> Integer -> Integer
nPares1 a b = genericLength (pares4 a b)

-- 2ª definición de nPares
-- =======================

nPares2 :: Integer -> Integer -> Integer
nPares2 a b = 2^(length (nub (primeFactors (b `div` a))))

-- Comparación de eficiencia
--    λ> nPares1 3 (product [3,5..91])
--    8388608
--    (4.68 secs, 4,178,295,920 bytes)
--    λ> nPares2 3 (product [3,5..91])
--    8388608
--    (0.00 secs, 234,688 bytes)

-- Propiedad de equivalencia de nPares
-- ===================================

prop_nPares :: Integer -> Integer -> Property
prop_nPares a b =
  a > 0 && b > 0 ==>
  nPares1 a (a * b) == nPares2 a (a * b)
  
-- La comprobación es
--    λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=10}) prop_nPares
--    +++ OK, passed 100 tests.

100

101

102

103

104

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164

165

166

167

168

import Data.Numbers.Primes (primeFactors)

import Data.List (genericLength, group, nub, sort, subsequences)

import Test.QuickCheck

-- 1ª definición de pares

-- ======================

pares1 :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]

pares1 a b = [(x,y) | x <- [1..b]

, y <- [1..b]

, gcd x y == a

, lcm x y == b]

-- 2ª definición de pares

-- ======================

pares2 :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]

pares2 a b = [(x,y) | x <- [a,a+a..b]

, y <- [a,a+a..b]

, gcd x y == a

, lcm x y == b]

-- Comparacioń de eficiencia

-- λ> length (pares1 3 (product [3,5..11]))

-- 16

-- (95.12 secs, 86,534,165,528 bytes)

-- λ> length (pares2 3 (product [3,5..11]))

-- 16

-- (15.80 secs, 14,808,762,128 bytes)

-- 3ª definición de pares

-- ======================

pares3 :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]

pares3 a b = [(x,y) | x <- [a,a+a..b]

, c `rem` x == 0

, let y = c `div` x

, gcd x y == a

]

where c = a * b

-- Comparacioń de eficiencia

-- λ> length (pares2 3 (product [3,5..11]))

-- 16

-- (15.80 secs, 14,808,762,128 bytes)

-- λ> length (pares3 3 (product [3,5..11]))

-- 16

-- (0.01 secs, 878,104 bytes)

-- 4ª definición de pares

-- ======================

-- Para la cuarta definición de pares se observa la relación con los

-- factores primos

-- λ> [(primeFactors x, primeFactors y) | (x,y) <- pares1 2 12]

-- [([2],[2,2,3]),([2,2],[2,3]),([2,3],[2,2]),([2,2,3],[2])]

-- λ> [primeFactors x | (x,y) <- pares1 2 12]

-- [[2],[2,2],[2,3],[2,2,3]]

-- λ> [primeFactors x | (x,y) <- pares1 2 60]

-- [[2],[2,2],[2,3],[2,5],[2,2,3],[2,2,5],[2,3,5],[2,2,3,5]]

-- λ> [primeFactors x | (x,y) <- pares1 6 60]

-- [[2,3],[2,2,3],[2,3,5],[2,2,3,5]]

-- λ> [primeFactors x | (x,y) <- pares1 2 24]

-- [[2],[2,3],[2,2,2],[2,2,2,3]]

-- Se observa que cada pare se obtiene de uno de los subconjuntos de los

-- divisores primos de b/a. Por ejemplo,

-- λ> (a,b) = (2,24)

-- λ> b `div` a

-- 12

-- λ> primeFactors it

-- [2,2,3]

-- λ> group it

-- [[2,2],[3]]

-- λ> subsequences it

-- [[],[[2,2]],[[3]],[[2,2],[3]]]

-- λ> map concat it

-- [[],[2,2],[3],[2,2,3]]

-- λ> map product it

-- [1,4,3,12]

-- λ> [(a * x, b `div` x) | x <- it]

-- [(2,24),(8,6),(6,8),(24,2)]

-- A partir de la observación se construye la siguiente definición

pares4 :: Integer -> Integer -> [(Integer,Integer)]

pares4 a b

| b `mod` a /= 0 = []

| otherwise =

[(a * x, b `div` x)

| x <- map (product . concat)

((subsequences . group . primeFactors) (b `div` a))]

-- Nota. La función pares4 calcula el mismo conjunto que las anteriores,

-- pero no necesariamente en el mismo orde. Por ejemplo,

-- λ> pares3 2 60

-- [(2,60),(4,30),(6,20),(10,12),(12,10),(20,6),(30,4),(60,2)]

-- λ> pares4 2 60

-- [(2,60),(4,30),(6,20),(12,10),(10,12),(20,6),(30,4),(60,2)]

-- λ> pares3 2 60 == sort (pares4 2 60)

-- True

-- Comparacioń de eficiencia

-- λ> length (pares3 3 (product [3,5..17]))

-- 64

-- (4.44 secs, 2,389,486,440 bytes)

-- λ> length (pares4 3 (product [3,5..17]))

-- 64

-- (0.00 secs, 177,704 bytes)

-- Propiedades de equivalencia de pares

-- ====================================

prop_pares :: Integer -> Integer -> Property

prop_pares a b =

a > 0 && b > 0 ==>

all (== pares1 a b)

[sort (f a b) | f <- [ pares2

, pares3

, pares4

]]

prop_pares2 :: Integer -> Integer -> Property

prop_pares2 a b =

a > 0 && b > 0 ==>

all (== pares1 a (a * b))

[sort (f a (a * b)) | f <- [ pares2

, pares3

, pares4

]]

-- La comprobación es

-- λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=10}) prop_pares

-- +++ OK, passed 100 tests.

-- λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=10}) prop_pares

-- +++ OK, passed 100 tests.

-- λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=10}) prop_pares2

-- +++ OK, passed 100 tests.

-- 1ª definición de nPares

-- =======================

nPares1 :: Integer -> Integer -> Integer

nPares1 a b = genericLength (pares4 a b)

-- 2ª definición de nPares

-- =======================

nPares2 :: Integer -> Integer -> Integer

nPares2 a b = 2^(length (nub (primeFactors (b `div` a))))

-- Comparación de eficiencia

-- λ> nPares1 3 (product [3,5..91])

-- 8388608

-- (4.68 secs, 4,178,295,920 bytes)

-- λ> nPares2 3 (product [3,5..91])

-- 8388608

-- (0.00 secs, 234,688 bytes)

-- Propiedad de equivalencia de nPares

-- ===================================

prop_nPares :: Integer -> Integer -> Property

prop_nPares a b =

a > 0 && b > 0 ==>

nPares1 a (a * b) == nPares2 a (a * b)

-- La comprobación es

-- λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=10}) prop_nPares

-- +++ OK, passed 100 tests.

Biparticiones de un número

PorJosé A. Alonso 9-noviembre-201716-noviembre-2017

Definir la función

   biparticiones :: Integer -> [(Integer,Integer)]

1	biparticiones :: Integer -> [(Integer,Integer)]

tal que (biparticiones n) es la lista de pares de números formados por las primeras cifras de n y las restantes. Por ejemplo,

   biparticiones  2025  ==  [(202,5),(20,25),(2,25)]
   biparticiones 10000  ==  [(1000,0),(100,0),(10,0),(1,0)]

1 2	biparticiones 2025 == [(202,5),(20,25),(2,25)] biparticiones 10000 == [(1000,0),(100,0),(10,0),(1,0)]

Soluciones

import Test.QuickCheck

-- 1ª solución
-- ===========

biparticiones1 :: Integer -> [(Integer,Integer)]
biparticiones1 x = [(read y, read z) | (y,z) <- biparticionesL1 xs]
  where xs = show x

-- (biparticionesL1 xs) es la lista de los pares formados por los
-- prefijos no vacío de xs y su resto. Por ejemplo,
--    biparticionesL1 "2025" == [("2","025"),("20","25"),("202","5")]
biparticionesL1 :: [a] -> [([a],[a])]
biparticionesL1 xs = [splitAt k xs | k <- [1..length xs - 1]]

-- 2ª solución
-- ===========

biparticiones2 :: Integer -> [(Integer,Integer)]
biparticiones2 x = [(read y, read z) | (y,z) <- biparticionesL2 xs]
  where xs = show x

-- (biparticionesL2 xs) es la lista de los pares formados por los
-- prefijos no vacío de xs y su resto. Por ejemplo,
--    biparticionesL2 "2025" == [("2","025"),("20","25"),("202","5")]
biparticionesL2 :: [a] -> [([a],[a])]
biparticionesL2 xs =
  takeWhile (not . null . snd) [splitAt n xs | n <- [1..]]

-- 3ª solución
-- ===========

biparticiones3 :: Integer -> [(Integer,Integer)]
biparticiones3 a =
  takeWhile ((>0) . fst) [divMod a (10^n) | n <- [1..]] 

-- 4ª solución
-- ===========

biparticiones4 :: Integer -> [(Integer,Integer)]
biparticiones4 n =
  [quotRem n (10^x) | x <- [1..length (show n) -1]]

-- 5ª solución
-- ===========

biparticiones5 :: Integer -> [(Integer,Integer)]
biparticiones5 n =
  takeWhile (/= (0,n)) [divMod n (10^x) | x <- [1..]]

-- Comparación de eficiencia
-- =========================

--    λ> numero n = (read (replicate n '2')) :: Integer
--    (0.00 secs, 0 bytes)
--    λ> length (biparticiones1 (numero 10000))
--    9999
--    (0.03 secs, 10,753,192 bytes)
--    λ> length (biparticiones2 (numero 10000))
--    9999
--    (1.89 secs, 6,410,513,136 bytes)
--    λ> length (biparticiones3 (numero 10000))
--    9999
--    (0.54 secs, 152,777,680 bytes)
--    λ> length (biparticiones4 (numero 10000))
--    9999
--    (0.01 secs, 7,382,816 bytes)
--    λ> length (biparticiones5 (numero 10000))
--    9999
--    (2.11 secs, 152,131,136 bytes)
--    
--    λ> length (biparticiones1 (numero (10^7)))
--    9999999
--    (14.23 secs, 10,401,100,848 bytes)
--    λ> length (biparticiones4 (numero (10^7)))
--    9999999
--    (11.43 secs, 7,361,097,856 bytes)

import Test.QuickCheck

-- 1ª solución

-- ===========

biparticiones1 :: Integer -> [(Integer,Integer)]

biparticiones1 x = [(read y, read z) | (y,z) <- biparticionesL1 xs]

where xs = show x

-- (biparticionesL1 xs) es la lista de los pares formados por los

-- prefijos no vacío de xs y su resto. Por ejemplo,

-- biparticionesL1 "2025" == [("2","025"),("20","25"),("202","5")]

biparticionesL1 :: [a] -> [([a],[a])]

biparticionesL1 xs = [splitAt k xs | k <- [1..length xs - 1]]

-- 2ª solución

-- ===========

biparticiones2 :: Integer -> [(Integer,Integer)]

biparticiones2 x = [(read y, read z) | (y,z) <- biparticionesL2 xs]

where xs = show x

-- (biparticionesL2 xs) es la lista de los pares formados por los

-- prefijos no vacío de xs y su resto. Por ejemplo,

-- biparticionesL2 "2025" == [("2","025"),("20","25"),("202","5")]

biparticionesL2 :: [a] -> [([a],[a])]

biparticionesL2 xs =

takeWhile (not . null . snd) [splitAt n xs | n <- [1..]]

-- 3ª solución

-- ===========

biparticiones3 :: Integer -> [(Integer,Integer)]

biparticiones3 a =

takeWhile ((>0) . fst) [divMod a (10^n) | n <- [1..]]

-- 4ª solución

-- ===========

biparticiones4 :: Integer -> [(Integer,Integer)]

biparticiones4 n =

[quotRem n (10^x) | x <- [1..length (show n) -1]]

-- 5ª solución

-- ===========

biparticiones5 :: Integer -> [(Integer,Integer)]

biparticiones5 n =

takeWhile (/= (0,n)) [divMod n (10^x) | x <- [1..]]

-- Comparación de eficiencia

-- =========================

-- λ> numero n = (read (replicate n '2')) :: Integer

-- (0.00 secs, 0 bytes)

-- λ> length (biparticiones1 (numero 10000))

-- 9999

-- (0.03 secs, 10,753,192 bytes)

-- λ> length (biparticiones2 (numero 10000))

-- 9999

-- (1.89 secs, 6,410,513,136 bytes)

-- λ> length (biparticiones3 (numero 10000))

-- 9999

-- (0.54 secs, 152,777,680 bytes)

-- λ> length (biparticiones4 (numero 10000))

-- 9999

-- (0.01 secs, 7,382,816 bytes)

-- λ> length (biparticiones5 (numero 10000))

-- 9999

-- (2.11 secs, 152,131,136 bytes)

-- λ> length (biparticiones1 (numero (10^7)))

-- 9999999

-- (14.23 secs, 10,401,100,848 bytes)

-- λ> length (biparticiones4 (numero (10^7)))

-- 9999999

-- (11.43 secs, 7,361,097,856 bytes)

Números completos

PorJosé A. Alonso 6-noviembre-201714-noviembre-2017

Las descomposiciones de un número n son las parejas de números (x,y) tales que x >= y y la suma de las cuatro operaciones básicas (suma, producto, resta (el mayor menos el menor) y cociente (el mayor entre el menor)) es el número n. Por ejemplo, (8,2) es una descomposición de 36 ya que

   (8 + 2) + (8 - 2) + (8 * 2) + (8 / 2) = 36

1	(8 + 2) + (8 - 2) + (8 * 2) + (8 / 2) = 36

Un número es completo si tiene alguna descomposición como las anteriores. Por ejemplo, el 36 es completo pero el 21 no lo es.

Definir las siguientes funciones

   descomposiciones :: Integer -> [(Integer,Integer)]
   completos        :: [Integer]

1 2	descomposiciones :: Integer -> [(Integer,Integer)] completos :: [Integer]

tales que

(descomposiciones n) es la lista de las descomposiones de n. Por ejemplo,

     descomposiciones 12   ==  [(3,1)]
     descomposiciones 16   ==  [(3,3),(4,1)]
     descomposiciones 36   ==  [(5,5),(8,2),(9,1)]
     descomposiciones 288  ==  [(22,11),(40,5),(54,3),(64,2),(72,1)]
     descomposiciones 21   ==  []

descomposiciones 12 == [(3,1)]

descomposiciones 16 == [(3,3),(4,1)]

descomposiciones 36 == [(5,5),(8,2),(9,1)]

descomposiciones 288 == [(22,11),(40,5),(54,3),(64,2),(72,1)]

descomposiciones 21 == []

completos es la lista de los números completos. Por ejemplo,

     take 15 completos  ==  [4,8,9,12,16,18,20,24,25,27,28,32,36,40,44]
     completos !! 100   ==  261

1 2	take 15 completos == [4,8,9,12,16,18,20,24,25,27,28,32,36,40,44] completos !! 100 == 261

Soluciones

-- 1ª solución de descomposiciones
descomposiciones1 :: Integer -> [(Integer,Integer)]
descomposiciones1 n =
  [(x,y) | x <- [1..n]
         , y <- [1..x]
         , x `rem` y == 0
         , (x + y) + (x - y) + (x * y) + (x `div` y) == n]

-- 2ª solución de descomposiciones
descomposiciones2 :: Integer -> [(Integer,Integer)]
descomposiciones2 n =
  [(n `div` ((y+1)^2) * y,y)
  | y <- [1..(floor . sqrt . fromIntegral) n]
  , n `mod` ((y+1)^2) == 0]

-- Comparación de eficiencia
--    λ> length (descomposiciones1 4000)
--    5
--    (3.16 secs, 1,618,693,272 bytes)
--    λ> length (descomposiciones2 4000)
--    5
--    (0.00 secs, 188,208 bytes)

-- Usaremos la 2ª definició de descomposiciones
descomposiciones :: Integer -> [(Integer,Integer)]
descomposiciones = descomposiciones2

-- 1ª definición de completos
completos1 :: [Integer]
completos1 = [n | n <- [1..]
                , not (null (descomposiciones n))]

-- 2ª definición de completos
completos2 :: [Integer]
completos2 = filter (not . null . descomposiciones) [1..]

-- Usaremos la 2ª definición de completos
completos :: [Integer]
completos = completos2

-- 1ª solución de descomposiciones

descomposiciones1 :: Integer -> [(Integer,Integer)]

descomposiciones1 n =

[(x,y) | x <- [1..n]

, y <- [1..x]

, x `rem` y == 0

, (x + y) + (x - y) + (x * y) + (x `div` y) == n]

-- 2ª solución de descomposiciones

descomposiciones2 :: Integer -> [(Integer,Integer)]

descomposiciones2 n =

[(n `div` ((y+1)^2) * y,y)

| y <- [1..(floor . sqrt . fromIntegral) n]

, n `mod` ((y+1)^2) == 0]

-- Comparación de eficiencia

-- λ> length (descomposiciones1 4000)

-- 5

-- (3.16 secs, 1,618,693,272 bytes)

-- λ> length (descomposiciones2 4000)

-- 5

-- (0.00 secs, 188,208 bytes)

-- Usaremos la 2ª definició de descomposiciones

descomposiciones :: Integer -> [(Integer,Integer)]

descomposiciones = descomposiciones2

-- 1ª definición de completos

completos1 :: [Integer]

completos1 = [n | n <- [1..]

, not (null (descomposiciones n))]

-- 2ª definición de completos

completos2 :: [Integer]

completos2 = filter (not . null . descomposiciones) [1..]

-- Usaremos la 2ª definición de completos

completos :: [Integer]

completos = completos2

Números libres de cuadrados

PorJosé A. Alonso 3-noviembre-201725-abril-2021

Un número entero positivo es libre de cuadrados si no es divisible el cuadrado de ningún entero mayor que 1. Por ejemplo, 70 es libre de cuadrado porque sólo es divisible por 1, 2, 5, 7 y 70; en cambio, 40 no es libre de cuadrados porque es divisible por 2^2.

Definir la función

   libreDeCuadrados :: Integer -> Bool

1	libreDeCuadrados :: Integer -> Bool

tal que (libreDeCuadrados x) se verifica si x es libre de cuadrados. Por ejemplo,

   libreDeCuadrados 70                    ==  True
   libreDeCuadrados 40                    ==  False
   libreDeCuadrados 510510                ==  True
   libreDeCuadrados (((10^10)^10)^10)     ==  False

libreDeCuadrados 70 == True

libreDeCuadrados 40 == False

libreDeCuadrados 510510 == True

libreDeCuadrados (((10^10)^10)^10) == False

Otro ejemplo,

   λ> filter (not . libreDeCuadrados) [1..50]
   [4,8,9,12,16,18,20,24,25,27,28,32,36,40,44,45,48,49,50]

1 2	λ> filter (not . libreDeCuadrados) [1..50] [4,8,9,12,16,18,20,24,25,27,28,32,36,40,44,45,48,49,50]

Soluciones

import Data.Numbers.Primes (primeFactors, primes)
import Data.List (nub)
import Test.QuickCheck

import Data.List (genericLength) -- Para OS

-- 1ª definición:
libreDeCuadrados :: Integer -> Bool
libreDeCuadrados x = x == product (divisoresPrimos x)

-- (divisoresPrimos x) es la lista de los divisores primos de x. Por
-- ejemplo,  
--    divisoresPrimos 40  ==  [2,5]
--    divisoresPrimos 70  ==  [2,5,7]
divisoresPrimos :: Integer -> [Integer]
divisoresPrimos x = [n | n <- divisores x, primo n]

-- (divisores n) es la lista de los divisores del número n. Por ejemplo,
--    divisores 30  ==  [1,2,3,5,6,10,15,30]  
divisores :: Integer -> [Integer]
divisores n = [x | x <- [1..n], n `mod` x == 0]

-- (primo n) se verifica si n es primo. Por ejemplo,
--    primo 30  == False
--    primo 31  == True  
primo :: Integer -> Bool
primo n = divisores n == [1, n]

-- 2ª definición
libreDeCuadrados2 :: Integer -> Bool
libreDeCuadrados2 n = 
    null [x | x <- [2..n], rem n (x^2) == 0]

-- 3ª definición
libreDeCuadrados3 :: Integer -> Bool
libreDeCuadrados3 n = 
    null [x | x <- [2..floor (sqrt (fromIntegral n))], 
              rem n (x^2) == 0]

-- 4ª definición
libreDeCuadrados4 :: Integer -> Bool
libreDeCuadrados4 n = 
  xs == nub xs
  where xs = primeFactors n

-- 5ª definición
libreDeCuadrados5 :: Integer -> Bool
libreDeCuadrados5 n = 
  all (\(x,y) -> x /= y) (zip xs (tail xs))
  where xs = primeFactors n

-- Equivalencia de las definiciones
-- ================================

prop_equivalencia :: Integer -> Property
prop_equivalencia n =
  n > 0 ==>
  all (== libreDeCuadrados n)
      [f n | f <- [ libreDeCuadrados2
                  , libreDeCuadrados3
                  , libreDeCuadrados4
                  , libreDeCuadrados5
                  ]]

-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_equivalencia
--    +++ OK, passed 100 tests.

-- Comparación de eficiencia
-- =========================

--    λ> libreDeCuadrados 510510
--    True
--    (0.76 secs, 89,522,360 bytes)
--    λ> libreDeCuadrados2 510510
--    True
--    (1.78 secs, 371,826,320 bytes)
--    λ> libreDeCuadrados3 510510
--    True
--    (0.01 secs, 0 bytes)
--    λ> libreDeCuadrados4 510510
--    True
--    (0.00 secs, 152,712 bytes)
--
--    λ> filter libreDeCuadrados3 [1..] !! (2*10^4)
--    32906
--    (2.24 secs, 1,812,139,456 bytes)
--    λ> filter libreDeCuadrados4 [1..] !! (2*10^4)
--    32906
--    (0.51 secs, 936,216,664 bytes)
--    λ> filter libreDeCuadrados5 [1..] !! (2*10^4)
--    32906
--    (0.38 secs, 806,833,952 bytes)
--
--    λ> filter libreDeCuadrados4 [1..] !! (10^5)
--    164499
--    (3.28 secs, 7,470,629,888 bytes)
--    λ> filter libreDeCuadrados5 [1..] !! (10^5)
--    164499
--    (2.88 secs, 6,390,072,384 bytes)

100

import Data.Numbers.Primes (primeFactors, primes)

import Data.List (nub)

import Test.QuickCheck

import Data.List (genericLength) -- Para OS

-- 1ª definición:

libreDeCuadrados :: Integer -> Bool

libreDeCuadrados x = x == product (divisoresPrimos x)

-- (divisoresPrimos x) es la lista de los divisores primos de x. Por

-- ejemplo,

-- divisoresPrimos 40 == [2,5]

-- divisoresPrimos 70 == [2,5,7]

divisoresPrimos :: Integer -> [Integer]

divisoresPrimos x = [n | n <- divisores x, primo n]

-- (divisores n) es la lista de los divisores del número n. Por ejemplo,

-- divisores 30 == [1,2,3,5,6,10,15,30]

divisores :: Integer -> [Integer]

divisores n = [x | x <- [1..n], n `mod` x == 0]

-- (primo n) se verifica si n es primo. Por ejemplo,

-- primo 30 == False

-- primo 31 == True

primo :: Integer -> Bool

primo n = divisores n == [1, n]

-- 2ª definición

libreDeCuadrados2 :: Integer -> Bool

libreDeCuadrados2 n =

null [x | x <- [2..n], rem n (x^2) == 0]

-- 3ª definición

libreDeCuadrados3 :: Integer -> Bool

libreDeCuadrados3 n =

null [x | x <- [2..floor (sqrt (fromIntegral n))],

rem n (x^2) == 0]

-- 4ª definición

libreDeCuadrados4 :: Integer -> Bool

libreDeCuadrados4 n =

xs == nub xs

where xs = primeFactors n

-- 5ª definición

libreDeCuadrados5 :: Integer -> Bool

libreDeCuadrados5 n =

all (\(x,y) -> x /= y) (zip xs (tail xs))

where xs = primeFactors n

-- Equivalencia de las definiciones

-- ================================

prop_equivalencia :: Integer -> Property

prop_equivalencia n =

n > 0 ==>

all (== libreDeCuadrados n)

[f n | f <- [ libreDeCuadrados2

, libreDeCuadrados3

, libreDeCuadrados4

, libreDeCuadrados5

]]

-- La comprobación es

-- λ> quickCheck prop_equivalencia

-- +++ OK, passed 100 tests.

-- Comparación de eficiencia

-- =========================

-- λ> libreDeCuadrados 510510

-- True

-- (0.76 secs, 89,522,360 bytes)

-- λ> libreDeCuadrados2 510510

-- True

-- (1.78 secs, 371,826,320 bytes)

-- λ> libreDeCuadrados3 510510

-- True

-- (0.01 secs, 0 bytes)

-- λ> libreDeCuadrados4 510510

-- True

-- (0.00 secs, 152,712 bytes)

-- λ> filter libreDeCuadrados3 [1..] !! (2*10^4)

-- 32906

-- (2.24 secs, 1,812,139,456 bytes)

-- λ> filter libreDeCuadrados4 [1..] !! (2*10^4)

-- 32906

-- (0.51 secs, 936,216,664 bytes)

-- λ> filter libreDeCuadrados5 [1..] !! (2*10^4)

-- 32906

-- (0.38 secs, 806,833,952 bytes)

-- λ> filter libreDeCuadrados4 [1..] !! (10^5)

-- 164499

-- (3.28 secs, 7,470,629,888 bytes)

-- λ> filter libreDeCuadrados5 [1..] !! (10^5)

-- 164499

-- (2.88 secs, 6,390,072,384 bytes)

Ancestro común más bajo

PorJosé A. Alonso 9-junio-201725-abril-2021

El tipo de los árboles binarios se define por

   data Arbol = H Int
              | N Int Arbol Arbol

1 2	data Arbol = H Int \| N Int Arbol Arbol

Por ejemplo, el árbol

        5
       / \
      /   \
     3     7
    / \   / \
   1   4 6   9

/ \

3 7

/ \ / \

1 4 6 9

se define por

   ejArbol :: Arbol
   ejArbol = N 5 (N 3 (H 1) (H 4)) (N 7 (H 6) (H 9))

1 2	ejArbol :: Arbol ejArbol = N 5 (N 3 (H 1) (H 4)) (N 7 (H 6) (H 9))

Un árbol ordenado es un árbol binario tal que para cada nodo, los elementos de su subárbol izquierdo son menores y los de su subárbol derecho son mayores. El árbol anterior es un árbol ordenado.

Los ancestros de un nodo x son los nodos y tales que x está en alguna de las ramas de x. Por ejemplo, en el árbol anterior los ancestros de 9 son 5 y 7.

El ancestro común más bajo de dos elementos x e y de un árbol a es el ancestro de x e y de menor profundidad. Por ejemplo, en el árbol anterior el ancestro común más bajo de 6 y 9 es 7.

Definir la función

   ancestroComunMasBajo :: Arbol -> Int -> Int -> Int

1	ancestroComunMasBajo :: Arbol -> Int -> Int -> Int

tal que (ancestroComunMasBajo a x y) es el ancestro de menor profundidad de los nodos x e y en el árbol ordenado a, donde x e y son dos elementos distintos del árbol a. Por ejemplo,

   ancestroComunMasBajo ejArbol 4 1  ==  3
   ancestroComunMasBajo ejArbol 1 6  ==  5
   ancestroComunMasBajo ejArbol 6 9  ==  7

ancestroComunMasBajo ejArbol 4 1 == 3

ancestroComunMasBajo ejArbol 1 6 == 5

ancestroComunMasBajo ejArbol 6 9 == 7

Soluciones

[schedule expon=’2017-06-16′ expat=»06:00″]

Las soluciones se pueden escribir en los comentarios hasta el 16 de junio.
El código se debe escribir entre una línea con <pre lang=»haskell»> y otra con </pre>

[/schedule]

[schedule on=’2017-06-16′ at=»06:00″]

data Arbol = H Int
           | N Int Arbol Arbol

ejArbol :: Arbol
ejArbol = N 5 (N 3 (H 1) (H 4)) (N 7 (H 6) (H 9))

-- 1ª definición
-- =============

ancestroComunMasBajo1 :: Arbol -> Int -> Int -> Int
ancestroComunMasBajo1 a x y =
  head [u | u <- xs, u `elem` ys]
  where xs = ancestros a x
        ys = ancestros a y

-- (ancestros a x) es la lista de los ancestros de x en el árbol
-- ordenado a, ordenada por profundidad. Por ejemplo,
--    ancestros ejArbol 1 ==  [3,5]
--    ancestros ejArbol 3 ==  [5]
--    ancestros ejArbol 5 ==  []
--    ancestros ejArbol 9 ==  [7,5]
ancestros :: Arbol -> Int -> [Int]
ancestros a y = aux a y []
  where aux (H _)     _ zs = zs
        aux (N x i d) y zs 
          | x == y    = zs
          | y < x     = aux i y (x:zs)
          | otherwise = aux d y (x:zs)

-- 2ª definición
-- =============

ancestroComunMasBajo2 :: Arbol -> Int -> Int -> Int
ancestroComunMasBajo2 (N z i d) x y 
  | x < z && y < z = ancestroComunMasBajo2 i x y 
  | x > z && y > z = ancestroComunMasBajo2 d x y 
  | otherwise      = z

data Arbol = H Int

| N Int Arbol Arbol

ejArbol :: Arbol

ejArbol = N 5 (N 3 (H 1) (H 4)) (N 7 (H 6) (H 9))

-- 1ª definición

-- =============

ancestroComunMasBajo1 :: Arbol -> Int -> Int -> Int

ancestroComunMasBajo1 a x y =

head [u | u <- xs, u `elem` ys]

where xs = ancestros a x

ys = ancestros a y

-- (ancestros a x) es la lista de los ancestros de x en el árbol

-- ordenado a, ordenada por profundidad. Por ejemplo,

-- ancestros ejArbol 1 == [3,5]

-- ancestros ejArbol 3 == [5]

-- ancestros ejArbol 5 == []

-- ancestros ejArbol 9 == [7,5]

ancestros :: Arbol -> Int -> [Int]

ancestros a y = aux a y []

where aux (H _) _ zs = zs

aux (N x i d) y zs

| x == y = zs

| y < x = aux i y (x:zs)

| otherwise = aux d y (x:zs)

-- 2ª definición

-- =============

ancestroComunMasBajo2 :: Arbol -> Int -> Int -> Int

ancestroComunMasBajo2 (N z i d) x y

| x < z && y < z = ancestroComunMasBajo2 i x y

| x > z && y > z = ancestroComunMasBajo2 d x y

| otherwise = z

[/schedule]

La regla de los signos de Descartes

PorJosé A. Alonso 8-junio-201725-abril-2021

Los polinomios pueden representarse mediante listas. Por ejemplo, el polinomio x^5+3x^4-5x^2+x-7 se representa por [1,3,0,-5,1,-7]. En dicha lista, obviando el cero, se producen tres cambios de signo: del 3 al -5, del -5 al 1 y del 1 al -7. Llamando C(p) al número de cambios de signo en la lista de coeficientes del polinomio p(x), tendríamos entonces que en este caso C(p)=3.

La regla de los signos de Descartes dice que el número de raíces reales positivas de una ecuación polinómica con coeficientes reales igualada a cero es, como mucho, igual al número de cambios de signo que se produzcan entre sus coeficientes (obviando los ceros). Por ejemplo, en el caso anterior la ecuación tendría como mucho tres soluciones reales positivas, ya que C(p)=3.

Además, si la cota C(p) no se alcanza, entonces el número de raíces positivas de la ecuación difiere de ella un múltiplo de dos. En el ejemplo anterior esto significa que la ecuación puede tener tres raíces positivas o tener solamente una, pero no podría ocurrir que tuviera dos o que no tuviera ninguna.

Definir las funciones

   cambios :: [Int] -> [(Int,Int)]
   nRaicesPositivas :: [Int] -> [Int]

1 2	cambios :: [Int] -> [(Int,Int)] nRaicesPositivas :: [Int] -> [Int]

tales que

(cambios xs) es la lista de los pares de elementos de xs con signos distintos, obviando los ceros. Por ejemplo,

     cambios [1,3,0,-5,1,-7]  ==  [(3,-5),(-5,1),(1,-7)]

1	cambios [1,3,0,-5,1,-7] == [(3,-5),(-5,1),(1,-7)]

(nRaicesPositivas p) es la lista de los posibles números de raíces positivas del polinomio p (representado mediante una lista) según la regla de los signos de Descartes. Por ejemplo,

     nRaicesPositivas [1,3,0,-5,1,-7]  ==  [3,1]

1	nRaicesPositivas [1,3,0,-5,1,-7] == [3,1]

que significa que la ecuación x^5+3x^4-5x^2+x-7=0 puede tener 3 ó 1 raíz positiva.

Soluciones

[schedule expon=’2017-06-15′ expat=»06:00″]

Las soluciones se pueden escribir en los comentarios hasta el 15 de junio.
El código se debe escribir entre una línea con <pre lang=»haskell»> y otra con </pre>

[/schedule]

[schedule on=’2017-06-15′ at=»06:00″]

-- 1ª definición (por comprensión)
-- ===============================

cambios1 :: [Int] -> [(Int,Int)]
cambios1 xs = [(x,y) | (x,y) <- consecutivos (noCeros xs), x*y < 0]
  where consecutivos xs = zip xs (tail xs)

-- (noCeros xs) es la lista de los elementos de xs distintos de cero. 
-- Por ejemplo,  
--    noCeros [1,3,0,-5,1,-7]  ==  [1,3,-5,1,-7]
noCeros :: [Int] -> [Int]
noCeros = filter (/=0)

-- 2ª definición (por recursión)
-- =============================

cambios2 :: [Int] -> [(Int,Int)]
cambios2 xs = cambios2' (noCeros xs)
  where cambios2' (x:y:xs)
          | x*y < 0   = (x,y) : cambios2' (y:xs)
          | otherwise = cambios2' (y:xs)
        cambios2' _ = []

nRaicesPositivas :: [Int] -> [Int]
nRaicesPositivas xs = [n,n-2..0]
  where n = length (cambios1 xs)

-- 1ª definición (por comprensión)

-- ===============================

cambios1 :: [Int] -> [(Int,Int)]

cambios1 xs = [(x,y) | (x,y) <- consecutivos (noCeros xs), x*y < 0]

where consecutivos xs = zip xs (tail xs)

-- (noCeros xs) es la lista de los elementos de xs distintos de cero.

-- Por ejemplo,

-- noCeros [1,3,0,-5,1,-7] == [1,3,-5,1,-7]

noCeros :: [Int] -> [Int]

noCeros = filter (/=0)

-- 2ª definición (por recursión)

-- =============================

cambios2 :: [Int] -> [(Int,Int)]

cambios2 xs = cambios2' (noCeros xs)

where cambios2' (x:y:xs)

| x*y < 0 = (x,y) : cambios2' (y:xs)

| otherwise = cambios2' (y:xs)

cambios2' _ = []

nRaicesPositivas :: [Int] -> [Int]

nRaicesPositivas xs = [n,n-2..0]

where n = length (cambios1 xs)

[/schedule]

Valores de polinomios y de expresiones

PorJosé A. Alonso 7-junio-201725-abril-2021

Las expresiones aritméticas construidas con una variables, los números enteros y las operaciones de sumar y multiplicar se pueden representar mediante el tipo de datos Exp definido por

   data Exp = Var | Const Int | Sum Exp Exp | Mul Exp  Exp
              deriving Show

1 2	data Exp = Var \| Const Int \| Sum Exp Exp \| Mul Exp Exp deriving Show

Por ejemplo, la expresión 3+5x^2 se puede representar por

   exp1 :: Exp
   exp1 = Sum (Const 3) (Mul Var (Mul Var (Const 5)))

1 2	exp1 :: Exp exp1 = Sum (Const 3) (Mul Var (Mul Var (Const 5)))

Por su parte, los polinomios se pueden representar por la lista de sus coeficientes. Por ejemplo, el polinomio 3+5x^2 se puede representar por [3,0,5].

Definir las funciones

   valorE :: Exp -> Int -> Int
   expresion :: [Int] -> Exp
   valorP :: [Int] -> Int -> Int

valorE :: Exp -> Int -> Int

expresion :: [Int] -> Exp

valorP :: [Int] -> Int -> Int

tales que

(valorE e n) es el valor de la expresión e cuando se sustituye su variable por n. Por ejemplo,

     λ> valorE (Sum (Const 3) (Mul Var (Mul Var (Const 5)))) 2
     23

1 2	λ> valorE (Sum (Const 3) (Mul Var (Mul Var (Const 5)))) 2 23

(expresion p) es una expresión aritmética equivalente al polinomio p. Por ejemplo,

     λ> expresion [3,0,5]
     Sum (Const 3) (Mul Var (Sum (Const 0) (Mul Var (Const 5))))

1 2	λ> expresion [3,0,5] Sum (Const 3) (Mul Var (Sum (Const 0) (Mul Var (Const 5))))

(valorP p n) es el valor del polinomio p cuando se sustituye su variable por n. Por ejemplo,

     λ> valorP [3,0,5] 2
     23

1 2	λ> valorP [3,0,5] 2 23

Comprobar con QuickCheck que, para todo polinomio p y todo entero n,

   valorP p n == valorE (expresion p) n

1	valorP p n == valorE (expresion p) n

Soluciones

[schedule expon=’2017-06-14′ expat=»06:00″]

Las soluciones se pueden escribir en los comentarios hasta el 14 de junio.
El código se debe escribir entre una línea con <pre lang=»haskell»> y otra con </pre>

[/schedule]

[schedule on=’2017-06-14′ at=»06:00″]

import Test.QuickCheck

data Exp = Var | Const Int | Sum Exp Exp | Mul Exp  Exp
           deriving Show
 
exp1 :: Exp
exp1 = Sum (Const 3) (Mul Var (Mul Var (Const 5)))
 
valorE :: Exp -> Int -> Int
valorE Var         n = n
valorE (Const a)   n = a
valorE (Sum e1 e2) n = valorE e1 n + valorE e2 n
valorE (Mul e1 e2) n = valorE e1 n * valorE e2 n
 
expresion :: [Int] -> Exp
expresion [a]   = Const a
expresion (a:p) = Sum (Const a) (Mul Var (expresion p))
 
valorP :: [Int] -> Int -> Int
valorP [a] _ = a
valorP (a:p) n = a + n * valorP p n
 
-- La propiedad es
prop_valor :: [Int] -> Int -> Property
prop_valor p n =
    not (null p) ==> 
    valorP p n == valorE (expresion p) n
 
-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_valor
--    +++ OK, passed 100 tests.

import Test.QuickCheck

data Exp = Var | Const Int | Sum Exp Exp | Mul Exp Exp

deriving Show

exp1 :: Exp

exp1 = Sum (Const 3) (Mul Var (Mul Var (Const 5)))

valorE :: Exp -> Int -> Int

valorE Var n = n

valorE (Const a) n = a

valorE (Sum e1 e2) n = valorE e1 n + valorE e2 n

valorE (Mul e1 e2) n = valorE e1 n * valorE e2 n

expresion :: [Int] -> Exp

expresion [a] = Const a

expresion (a:p) = Sum (Const a) (Mul Var (expresion p))

valorP :: [Int] -> Int -> Int

valorP [a] _ = a

valorP (a:p) n = a + n * valorP p n

-- La propiedad es

prop_valor :: [Int] -> Int -> Property

prop_valor p n =

not (null p) ==>

valorP p n == valorE (expresion p) n

-- La comprobación es

-- λ> quickCheck prop_valor

-- +++ OK, passed 100 tests.

[/schedule]

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