Medio

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..]]

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.

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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.

El problema de las celebridades

PorJosé A. Alonso 9-mayo-201725-abril-2021

La celebridad de una reunión es una persona al que todos conocen pero que no conoce a nadie. Por ejemplo, si en la reunión hay tres personas tales que la 1 conoce a la 3 y la 2 conoce a la 1 y a la 3, entonces la celebridad de la reunión es la 3.

La relación de conocimiento se puede representar mediante una lista de pares (x,y) indicando que x conoce a y. Por ejemplo, ka reunioń anterior se puede representar por [(1,3),(2,1),(2,3)].

Definir la función

   celebridad :: Ord a => [(a,a)] -> Maybe a

1	celebridad :: Ord a => [(a,a)] -> Maybe a

tal que (celebridad r) es el justo la celebridad de r, si en r hay una celebridad y Nothing, en caso contrario. Por ejemplo,

   celebridad [(1,3),(2,1),(2,3)]            ==  Just 3
   celebridad [(1,3),(2,1),(3,2)]            ==  Nothing
   celebridad [(1,3),(2,1),(2,3),(3,1)]      ==  Nothing
   celebridad [(x,1) | x <- [2..10^6]]       ==  Just 1
   celebridad [(x,10^6) | x <- [1..10^6-1]]  ==  Just 1000000

celebridad [(1,3),(2,1),(2,3)] == Just 3

celebridad [(1,3),(2,1),(3,2)] == Nothing

celebridad [(1,3),(2,1),(2,3),(3,1)] == Nothing

celebridad [(x,1) | x <- [2..10^6]] == Just 1

celebridad [(x,10^6) | x <- [1..10^6-1]] == Just 1000000

Soluciones

[schedule expon=’2017-05-16′ expat=»06:00″]

Las soluciones se pueden escribir en los comentarios hasta el 16 de mayo.
El código se debe escribir entre una línea con <pre lang=»haskell»> y otra con </pre>

[/schedule]

[schedule on=’2017-05-16′ at=»06:00″]

import Data.List (delete, nub)
import Data.Maybe (listToMaybe)
import qualified Data.Set as S

-- 1ª solución
-- ===========

celebridad1 :: Ord a => [(a,a)] -> Maybe a
celebridad1 r =
  listToMaybe [x | x <- personas r, esCelebridad r x]

personas :: Ord a => [(a,a)] -> [a]
personas r =
  nub (map fst r ++ map snd r)

esCelebridad :: Ord a => [(a,a)] -> a -> Bool
esCelebridad r x =
     [y | y <- ys, (y,x) `elem` r] == ys
  && null [y | y <- ys, (x,y) `elem` r]
  where ys = delete x (personas r)

-- 2ª solución
-- ===========

celebridad2 :: Ord a => [(a,a)] -> Maybe a
celebridad2 r =
  listToMaybe [x | x <- personas2 c, esCelebridad2 c x]
  where c = S.fromList r

--    λ> personas2 (S.fromList [(1,3),(2,1),(2,3)])
--    [1,2,3]
personas2 :: Ord a => S.Set (a,a) -> [a]
personas2 c =
  S.toList (S.map fst c `S.union` S.map snd c)

esCelebridad2 :: Ord a => S.Set (a,a) -> a -> Bool
esCelebridad2 c x = 
      [y | y <- ys, (y,x) `S.member` c] == ys
   && null [y | y <- ys, (x,y) `S.member` c]
   where ys = delete x (personas2 c)

-- 3ª definición
-- =============

celebridad3 :: Ord a => [(a,a)] -> Maybe a
celebridad3 r
  | S.null candidatos = Nothing
  | esCelebridad      = Just candidato
  | otherwise         = Nothing
  where
    conjunto          = S.fromList r
    dominio           = S.map fst conjunto
    rango             = S.map snd conjunto
    total             = dominio `S.union` rango
    candidatos        = rango `S.difference` dominio
    candidato         = S.findMin candidatos
    noCandidatos      = S.delete candidato total
    esCelebridad      =
      S.filter (\x -> (x,candidato) `S.member` conjunto) total == noCandidatos
     
-- Comparación de eficiencia
-- =========================

--    λ> celebridad1 [(x,1) | x <- [2..300]]
--    Just 1
--    (2.70 secs, 38,763,888 bytes)
--    λ> celebridad2 [(x,1) | x <- [2..300]]
--    Just 1
--    (0.01 secs, 0 bytes)
-- 
--    λ> celebridad2 [(x,1000) | x <- [1..999]]
--    Just 1000
--    (2.23 secs, 483,704,224 bytes)
--    λ> celebridad3 [(x,1000) | x <- [1..999]]
--    Just 1000
--    (0.02 secs, 0 bytes)
-- 
--    λ> celebridad3 [(x,10^6) | x <- [1..10^6-1]]
--    Just 1000000
--    (9.56 secs, 1,572,841,088 bytes)
--    λ> celebridad3 [(x,1) | x <- [2..10^6]]
--    Just 1
--    (6.17 secs, 696,513,320 bytes)

import Data.List (delete, nub)

import Data.Maybe (listToMaybe)

import qualified Data.Set as S

-- 1ª solución

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

celebridad1 :: Ord a => [(a,a)] -> Maybe a

celebridad1 r =

listToMaybe [x | x <- personas r, esCelebridad r x]

personas :: Ord a => [(a,a)] -> [a]

personas r =

nub (map fst r ++ map snd r)

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

esCelebridad r x =

[y | y <- ys, (y,x) `elem` r] == ys

&& null [y | y <- ys, (x,y) `elem` r]

where ys = delete x (personas r)

-- 2ª solución

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

celebridad2 :: Ord a => [(a,a)] -> Maybe a

celebridad2 r =

listToMaybe [x | x <- personas2 c, esCelebridad2 c x]

where c = S.fromList r

-- λ> personas2 (S.fromList [(1,3),(2,1),(2,3)])

-- [1,2,3]

personas2 :: Ord a => S.Set (a,a) -> [a]

personas2 c =

S.toList (S.map fst c `S.union` S.map snd c)

esCelebridad2 :: Ord a => S.Set (a,a) -> a -> Bool

esCelebridad2 c x =

[y | y <- ys, (y,x) `S.member` c] == ys

&& null [y | y <- ys, (x,y) `S.member` c]

where ys = delete x (personas2 c)

-- 3ª definición

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

celebridad3 :: Ord a => [(a,a)] -> Maybe a

celebridad3 r

| S.null candidatos = Nothing

| esCelebridad = Just candidato

| otherwise = Nothing

where

conjunto = S.fromList r

dominio = S.map fst conjunto

rango = S.map snd conjunto

total = dominio `S.union` rango

candidatos = rango `S.difference` dominio

candidato = S.findMin candidatos

noCandidatos = S.delete candidato total

esCelebridad =

S.filter (\x -> (x,candidato) `S.member` conjunto) total == noCandidatos

-- Comparación de eficiencia

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

-- λ> celebridad1 [(x,1) | x <- [2..300]]

-- Just 1

-- (2.70 secs, 38,763,888 bytes)

-- λ> celebridad2 [(x,1) | x <- [2..300]]

-- Just 1

-- (0.01 secs, 0 bytes)

-- λ> celebridad2 [(x,1000) | x <- [1..999]]

-- Just 1000

-- (2.23 secs, 483,704,224 bytes)

-- λ> celebridad3 [(x,1000) | x <- [1..999]]

-- Just 1000

-- (0.02 secs, 0 bytes)

-- λ> celebridad3 [(x,10^6) | x <- [1..10^6-1]]

-- Just 1000000

-- (9.56 secs, 1,572,841,088 bytes)

-- λ> celebridad3 [(x,1) | x <- [2..10^6]]

-- Just 1

-- (6.17 secs, 696,513,320 bytes)

[/schedule]

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