Exercitium

Ganadores de las elecciones

PorJosé A. Alonso 24-noviembre-20151-diciembre-2015

Los resultados de las votaciones a delegado en un grupo de clase se recogen mediante listas de asociación. Por ejemplo,

   votos :: [(String,Int)]
   votos = [("Ana Perez",10),("Juan Lopez",7), ("Julia Rus", 27),
            ("Pedro Val",1), ("Pedro Ruiz",27),("Berta Gomez",11)]

votos :: [(String,Int)]

votos = [("Ana Perez",10),("Juan Lopez",7), ("Julia Rus", 27),

("Pedro Val",1), ("Pedro Ruiz",27),("Berta Gomez",11)]

Definir la función

   ganadores :: [(String,Int)] -> [String]

1	ganadores :: [(String,Int)] -> [String]

tal que (ganadores xs) es la lista de los estudiantes con mayor número de votos en xs. Por ejemplo,

    ganadores votos == ["Julia Rus","Pedro Ruiz"]

1	ganadores votos == ["Julia Rus","Pedro Ruiz"]

Soluciones

votos :: [(String,Int)]
votos = [("Ana Perez",10),("Juan Lopez",7), ("Julia Rus", 27),
         ("Pedro Val",1), ("Pedro Ruiz",27),("Berta Gomez",11)]

ganadores :: [(String,Int)] -> [String]
ganadores xs = [c | (c,x) <- xs, x == maxVotos]
    where maxVotos = maximum [j | (i,j) <- xs]

votos :: [(String,Int)]

votos = [("Ana Perez",10),("Juan Lopez",7), ("Julia Rus", 27),

("Pedro Val",1), ("Pedro Ruiz",27),("Berta Gomez",11)]

ganadores :: [(String,Int)] -> [String]

ganadores xs = [c | (c,x) <- xs, x == maxVotos]

where maxVotos = maximum [j | (i,j) <- xs]

Listas de igual longitud

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

Definir la función

   mismaLongitud :: [[a]] -> Bool

1	mismaLongitud :: [[a]] -> Bool

tal que (mismaLongitud xss) se verifica si todas las listas de la lista de listas xss tienen la misma longitud. Por ejemplo,

   mismaLongitud [[1,2],[6,4],[0,0],[7,4]] == True
   mismaLongitud [[1,2],[6,4,5],[0,0]]     == False

1 2	mismaLongitud [[1,2],[6,4],[0,0],[7,4]] == True mismaLongitud [[1,2],[6,4,5],[0,0]] == False

Soluciones

import Data.List (nub)    

-- 1ª solución:
mismaLongitud1 :: [[a]] -> Bool
mismaLongitud1 []       = True
mismaLongitud1 (xs:xss) = and [length ys == n | ys <- xss]
    where n = length xs

-- 2ª solución:
mismaLongitud2 :: [[a]] -> Bool
mismaLongitud2 xss = 
    and [length xs == length ys | (xs,ys) <- zip xss (tail xss)]

-- 3ª solución:
mismaLongitud3 :: [[a]] -> Bool
mismaLongitud3 (xs:ys:xss) = 
    length xs == length ys && mismaLongitud3 (ys:xss)
mismaLongitud3 _ = True           

-- 4ª solución
mismaLongitud4 :: [[a]] -> Bool
mismaLongitud4 [] = True
mismaLongitud4 (xs:xss) =
    all (\ys -> length ys == n) xss
    where n = length xs 

-- 5ª solución
mismaLongitud5 :: [[a]] -> Bool
mismaLongitud5 xss = length (nub [length xs | xs <- xss]) == 1

-- 6ª solución
mismaLongitud6 :: [[a]] -> Bool
mismaLongitud6 = null . drop 1 . nub . map length

-- Comparación de eficiencia
--    λ> mismaLongitud1 (replicate 20000 (replicate 20000 5))
--    True
--    (5.05 secs, 0 bytes)
--    λ> mismaLongitud2 (replicate 20000 (replicate 20000 5))
--    True
--    (9.98 secs, 0 bytes)
--    λ> mismaLongitud3 (replicate 20000 (replicate 20000 5))
--    True
--    (10.17 secs, 0 bytes)
--    λ> mismaLongitud4 (replicate 20000 (replicate 20000 5))
--    True
--    (5.18 secs, 0 bytes)
--    λ> mismaLongitud5 (replicate 20000 (replicate 20000 5))
--    True
--    (4.30 secs, 0 bytes)
--    λ> mismaLongitud6 (replicate 20000 (replicate 20000 5))
--    True
--    (4.19 secs, 0 bytes)

import Data.List (nub)

-- 1ª solución:

mismaLongitud1 :: [[a]] -> Bool

mismaLongitud1 [] = True

mismaLongitud1 (xs:xss) = and [length ys == n | ys <- xss]

where n = length xs

-- 2ª solución:

mismaLongitud2 :: [[a]] -> Bool

mismaLongitud2 xss =

and [length xs == length ys | (xs,ys) <- zip xss (tail xss)]

-- 3ª solución:

mismaLongitud3 :: [[a]] -> Bool

mismaLongitud3 (xs:ys:xss) =

length xs == length ys && mismaLongitud3 (ys:xss)

mismaLongitud3 _ = True

-- 4ª solución

mismaLongitud4 :: [[a]] -> Bool

mismaLongitud4 [] = True

mismaLongitud4 (xs:xss) =

all (\ys -> length ys == n) xss

where n = length xs

-- 5ª solución

mismaLongitud5 :: [[a]] -> Bool

mismaLongitud5 xss = length (nub [length xs | xs <- xss]) == 1

-- 6ª solución

mismaLongitud6 :: [[a]] -> Bool

mismaLongitud6 = null . drop 1 . nub . map length

-- Comparación de eficiencia

-- λ> mismaLongitud1 (replicate 20000 (replicate 20000 5))

-- True

-- (5.05 secs, 0 bytes)

-- λ> mismaLongitud2 (replicate 20000 (replicate 20000 5))

-- True

-- (9.98 secs, 0 bytes)

-- λ> mismaLongitud3 (replicate 20000 (replicate 20000 5))

-- True

-- (10.17 secs, 0 bytes)

-- λ> mismaLongitud4 (replicate 20000 (replicate 20000 5))

-- True

-- (5.18 secs, 0 bytes)

-- λ> mismaLongitud5 (replicate 20000 (replicate 20000 5))

-- True

-- (4.30 secs, 0 bytes)

-- λ> mismaLongitud6 (replicate 20000 (replicate 20000 5))

-- True

-- (4.19 secs, 0 bytes)

Ternas con suma acotada

PorJosé A. Alonso 20-noviembre-20151-mayo-2016

Definir la función

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

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

tal que (ternasAcotadas xs n) es el conjunto de ternas de números naturales de xs cuya suma es menor que n. Por ejemplo,

   ternasAcotadas [5,1,5,4,7] 12      ==  [(1,4,5),(1,5,5)]
   ternasAcotadas [5,1,5,4,7] 11      ==  [(1,4,5)]
   ternasAcotadas [5,1,5,4,7] 10      ==  []
   ternasAcotadas [1..10^6] 8         ==  [(1,2,3),(1,2,4)]
   ternasAcotadas [10^6,10^6-1..1] 8  ==  [(1,2,3),(1,2,4)]

ternasAcotadas [5,1,5,4,7] 12 == [(1,4,5),(1,5,5)]

ternasAcotadas [5,1,5,4,7] 11 == [(1,4,5)]

ternasAcotadas [5,1,5,4,7] 10 == []

ternasAcotadas [1..10^6] 8 == [(1,2,3),(1,2,4)]

ternasAcotadas [10^6,10^6-1..1] 8 == [(1,2,3),(1,2,4)]

Soluciones

import Data.List (tails, sort, nub)

-- 1ª definición
-- =============

ternasAcotadas :: [Int] -> Int -> [(Int,Int,Int)]
ternasAcotadas xs n =
    nub [(x,y,z) | (x,y,z) <- ternas (sort xs)
                 , x+y+z < n]

-- (ternas xs) es la lista de ternas de elementos de xs. Por ejemplo,
--    λ> ternas [1..5]
--    [(1,2,3),(1,2,4),(1,2,5),(1,3,4),(1,3,5),(1,4,5),
--     (2,3,4),(2,3,5),(2,4,5),
--     (3,4,5)]
ternas :: [a] -> [(a,a,a)]
ternas xs = [(x,y,z) | (x:ys) <- tails xs
                     , (y:zs) <- tails ys
                     , z <- zs]

-- 2ª definición
-- =============

ternasAcotadas2 :: [Int] -> Int -> [(Int,Int,Int)]
ternasAcotadas2 xs n = nub (aux (sort xs))
    where aux xs = [(x,y,z) | (x:ys) <- tails (takeWhile (< n) xs)
                            , (y:zs) <- tails (takeWhile (< (n-x)) ys)
                            , z <- takeWhile (< (n-x-y)) zs]

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

--    λ> ternasAcotadas [1..1000] 10
--    [(1,2,3),(1,2,4),(1,2,5),(1,2,6),(1,3,4),(1,3,5),(2,3,4)]
--    (336.06 secs, 50,595,444,208 bytes)
--    λ> ternasAcotadas2 [1..1000] 10
--    [(1,2,3),(1,2,4),(1,2,5),(1,2,6),(1,3,4),(1,3,5),(2,3,4)]
--    (0.00 secs, 0 bytes)

import Data.List (tails, sort, nub)

-- 1ª definición

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

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

ternasAcotadas xs n =

nub [(x,y,z) | (x,y,z) <- ternas (sort xs)

, x+y+z < n]

-- (ternas xs) es la lista de ternas de elementos de xs. Por ejemplo,

-- λ> ternas [1..5]

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

-- (2,3,4),(2,3,5),(2,4,5),

-- (3,4,5)]

ternas :: [a] -> [(a,a,a)]

ternas xs = [(x,y,z) | (x:ys) <- tails xs

, (y:zs) <- tails ys

, z <- zs]

-- 2ª definición

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

ternasAcotadas2 :: [Int] -> Int -> [(Int,Int,Int)]

ternasAcotadas2 xs n = nub (aux (sort xs))

where aux xs = [(x,y,z) | (x:ys) <- tails (takeWhile (< n) xs)

, (y:zs) <- tails (takeWhile (< (n-x)) ys)

, z <- takeWhile (< (n-x-y)) zs]

-- Comparación de eficiencia

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

-- λ> ternasAcotadas [1..1000] 10

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

-- (336.06 secs, 50,595,444,208 bytes)

-- λ> ternasAcotadas2 [1..1000] 10

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

-- (0.00 secs, 0 bytes)

Subárboles monovalorados

PorJosé A. Alonso 19-noviembre-201525-abril-2021

Los árboles binarios con valores enteros se pueden representar mediante el tipo Arbol definido por

   data Arbol = H Int 
              | N Int Arbol Arbol
              deriving Show

data Arbol = H Int

| N Int Arbol Arbol

deriving Show

Por ejemplo, el árbol

         7
        / \ 
       /   \
      /     \
     4       9
    / \     / \
   1   3   5   6

/ \

4 9

/ \ / \

1 3 5 6

se puede representar por

   N 7 (N 4 (H 1) (H 3)) (N 9 (H 5) (H 6))

1	N 7 (N 4 (H 1) (H 3)) (N 9 (H 5) (H 6))

Un árbol es monovalorado si todos sus elementos son iguales. Por ejemplo, de los siguientes árboles sólo son monovalorados los dos primeros

    5          9           5          9    
   / \        / \         / \        / \   
  5   5      9   9       5   6      9   7  
                / \                    / \ 
               9   9                  9   9

5 9 5 9

/ \ / \ / \ / \

5 5 9 9 5 6 9 7

/ \ / \

9 9 9 9

Definir la función

   monovalorados :: Arbol -> [Arbol]

1	monovalorados :: Arbol -> [Arbol]

tal que (monovalorados a) es la lista de los subárboles monovalorados de a. Por ejemplo,

   λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 5))
   [N 5 (H 5) (H 5),H 5,H 5]
   λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 6))
   [H 5,H 6]
   λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)))
   [N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)),H 9,N 9 (H 9) (H 9),H 9,H 9]
   λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 7 (H 9) (H 9)))
   [H 9,H 9,H 9]
   λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 7) (H 9)))
   [H 9,H 7,H 9]

λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 5))

[N 5 (H 5) (H 5),H 5,H 5]

λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 6))

[H 5,H 6]

λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)))

[N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)),H 9,N 9 (H 9) (H 9),H 9,H 9]

λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 7 (H 9) (H 9)))

[H 9,H 9,H 9]

λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 7) (H 9)))

[H 9,H 7,H 9]

Soluciones

data Arbol = H Int 
           | N Int Arbol Arbol
           deriving (Show, Eq)

monovalorados :: Arbol -> [Arbol]
monovalorados (H x) = [H x]
monovalorados (N x i d) 
    | todosIguales i x && todosIguales d x =
        (N x i d) : (subarboles i ++ subarboles d)
    | otherwise = monovalorados i ++ monovalorados d

-- (todosIguales a x) se verifica si todos los valores de los nodos y
-- las hojas del árbol a son iguales a x.
todosIguales :: Arbol -> Int -> Bool
todosIguales (H y) x     = y == x
todosIguales (N y i d) x = y == x && todosIguales i x && todosIguales d x

-- (subarboles a) es la lista de los subárboles de a.
subarboles :: Arbol -> [Arbol]
subarboles (H x)     = [H x]
subarboles (N x i d) = (N x i d) : (subarboles i ++ subarboles d)

data Arbol = H Int

| N Int Arbol Arbol

deriving (Show, Eq)

monovalorados :: Arbol -> [Arbol]

monovalorados (H x) = [H x]

monovalorados (N x i d)

| todosIguales i x && todosIguales d x =

(N x i d) : (subarboles i ++ subarboles d)

| otherwise = monovalorados i ++ monovalorados d

-- (todosIguales a x) se verifica si todos los valores de los nodos y

-- las hojas del árbol a son iguales a x.

todosIguales :: Arbol -> Int -> Bool

todosIguales (H y) x = y == x

todosIguales (N y i d) x = y == x && todosIguales i x && todosIguales d x

-- (subarboles a) es la lista de los subárboles de a.

subarboles :: Arbol -> [Arbol]

subarboles (H x) = [H x]

subarboles (N x i d) = (N x i d) : (subarboles i ++ subarboles d)

Productos de N números consecutivos

PorJosé A. Alonso 17-noviembre-201526-marzo-2022

La semana pasada se planteó en Twitter el siguiente problema

Se observa que

      1x2x3x4 = 2x3x4 
      2x3x4x5 = 4x5x6

1 2	1x2x3x4 = 2x3x4 2x3x4x5 = 4x5x6

¿Existen ejemplos de otros productos de cuatro enteros consecutivos iguales a un producto de tres enteros consecutivos?

Definir la función

   esProductoDeNconsecutivos :: Integer -> Integer -> Maybe Integer

1	esProductoDeNconsecutivos :: Integer -> Integer -> Maybe Integer

tal que (esProductoDeNconsecutivos n x) es (Just m) si x es el producto de n enteros consecutivos a partir de m y es Nothing si x no es el producto de n enteros consecutivos. Por ejemplo,

   esProductoDeNconsecutivos 3   6  == Just 1
   esProductoDeNconsecutivos 4   6  == Nothing
   esProductoDeNconsecutivos 4  24  == Just 1
   esProductoDeNconsecutivos 3  24  == Just 2
   esProductoDeNconsecutivos 3 120  == Just 4
   esProductoDeNconsecutivos 4 120  == Just 2

esProductoDeNconsecutivos 3 6 == Just 1

esProductoDeNconsecutivos 4 6 == Nothing

esProductoDeNconsecutivos 4 24 == Just 1

esProductoDeNconsecutivos 3 24 == Just 2

esProductoDeNconsecutivos 3 120 == Just 4

esProductoDeNconsecutivos 4 120 == Just 2

Para ejemplos mayores,

   λ> esProductoDeNconsecutivos 3 (product [10^20..2+10^20])
   Just 100000000000000000000
   λ> esProductoDeNconsecutivos2 4 (product [10^20..2+10^20])
   Nothing
   λ> esProductoDeNconsecutivos2 4 (product [10^20..3+10^20])
   Just 100000000000000000000

λ> esProductoDeNconsecutivos 3 (product [10^20..2+10^20])

Just 100000000000000000000

λ> esProductoDeNconsecutivos2 4 (product [10^20..2+10^20])

Nothing

λ> esProductoDeNconsecutivos2 4 (product [10^20..3+10^20])

Just 100000000000000000000

Usando la función esProductoDeNconsecutivos resolver el problema.

Soluciones

import Data.Maybe

-- 1ª definición
esProductoDeNconsecutivos1 :: Integer -> Integer -> Maybe Integer
esProductoDeNconsecutivos1 n x 
    | null productos = Nothing
    | otherwise      = Just (head productos)
    where productos = [m | m <- [1..x-n], product [m..m+n-1] == x]

-- 2ª definición
esProductoDeNconsecutivos2 :: Integer -> Integer -> Maybe Integer
esProductoDeNconsecutivos2 n x = aux k
    where k = floor (fromIntegral x ** (1/(fromIntegral n))) - (n `div` 2)
          aux m | y == x    = Just m
                | y <  x    = aux (m+1)
                | otherwise = Nothing
                where y = product [m..m+n-1]

-- Comparación de eficiencia
--    λ> esProductoDeNconsecutivos1 3 (product [10^7..2+10^7])
--    Just 10000000
--    (12.37 secs, 5678433692 bytes)
--    λ> esProductoDeNconsecutivos2 3 (product [10^7..2+10^7])
--    Just 10000000
--    (0.00 secs, 1554932 bytes)

-- Solución del problema
-- =====================

soluciones :: [Integer]
soluciones = [x | x <- [121..]
                , isJust (esProductoDeNconsecutivos2 4 x)
                , isJust (esProductoDeNconsecutivos2 3 x)]

-- El cálculo es
--    λ> head soluciones
--    175560
--    λ> esProductoDeNconsecutivos2 4 175560
--    Just 19
--    λ> esProductoDeNconsecutivos2 3 175560
--    Just 55
--    λ> product [19,20,21,22] 
--    175560
--    λ> product [55,56,57]
--    175560
--    λ> product [19,20,21,22] == product [55,56,57]
--    True

-- Se puede definir una función para automatizar el proceso anterior:
soluciones2 :: [(Integer,[Integer],[Integer])]
soluciones2 = [(x,[a..a+3],[b..b+2]) 
               | x <- [121..]
               , let y = esProductoDeNconsecutivos2 4 x
               , isJust y
               , let z = esProductoDeNconsecutivos2 3 x
               , isJust z
               , let a = fromJust y
               , let b = fromJust z
               ]

-- El cálculo es 
--    λ> head soluciones2
--    (175560,[19,20,21,22],[55,56,57])

import Data.Maybe

-- 1ª definición

esProductoDeNconsecutivos1 :: Integer -> Integer -> Maybe Integer

esProductoDeNconsecutivos1 n x

| null productos = Nothing

| otherwise = Just (head productos)

where productos = [m | m <- [1..x-n], product [m..m+n-1] == x]

-- 2ª definición

esProductoDeNconsecutivos2 :: Integer -> Integer -> Maybe Integer

esProductoDeNconsecutivos2 n x = aux k

where k = floor (fromIntegral x ** (1/(fromIntegral n))) - (n `div` 2)

aux m | y == x = Just m

| y < x = aux (m+1)

| otherwise = Nothing

where y = product [m..m+n-1]

-- Comparación de eficiencia

-- λ> esProductoDeNconsecutivos1 3 (product [10^7..2+10^7])

-- Just 10000000

-- (12.37 secs, 5678433692 bytes)

-- λ> esProductoDeNconsecutivos2 3 (product [10^7..2+10^7])

-- Just 10000000

-- (0.00 secs, 1554932 bytes)

-- Solución del problema

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

soluciones :: [Integer]

soluciones = [x | x <- [121..]

, isJust (esProductoDeNconsecutivos2 4 x)

, isJust (esProductoDeNconsecutivos2 3 x)]

-- El cálculo es

-- λ> head soluciones

-- 175560

-- λ> esProductoDeNconsecutivos2 4 175560

-- Just 19

-- λ> esProductoDeNconsecutivos2 3 175560

-- Just 55

-- λ> product [19,20,21,22]

-- 175560

-- λ> product [55,56,57]

-- 175560

-- λ> product [19,20,21,22] == product [55,56,57]

-- True

-- Se puede definir una función para automatizar el proceso anterior:

soluciones2 :: [(Integer,[Integer],[Integer])]

soluciones2 = [(x,[a..a+3],[b..b+2])

| x <- [121..]

, let y = esProductoDeNconsecutivos2 4 x

, isJust y

, let z = esProductoDeNconsecutivos2 3 x

, isJust z

, let a = fromJust y

, let b = fromJust z

]

-- El cálculo es

-- λ> head soluciones2

-- (175560,[19,20,21,22],[55,56,57])

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