concat

Enumeración de los números enteros

PorJosé A. Alonso 23-enero-201525-marzo-2022

Exercitium

Definir la sucesión

   enteros :: [Int]

1	enteros :: [Int]

tal que sus elementos son los números enteros comenzando en el 0 e intercalando los positivos y los negativos. Por ejemplo,

   ghci> take 23 enteros
   [0,1,-1,2,-2,3,-3,4,-4,5,-5,6,-6,7,-7,8,-8,9,-9,10,-10,11,-11]

1 2	ghci> take 23 enteros [0,1,-1,2,-2,3,-3,4,-4,5,-5,6,-6,7,-7,8,-8,9,-9,10,-10,11,-11]

Comprobar con QuickCheck que el n-ésimo término de la sucesión es (1-(2n+1)(-1)^n)/4.

Nota. En la comprobación usar

   quickCheckWith (stdArgs {maxSize=7}) prop_enteros

1	quickCheckWith (stdArgs {maxSize=7}) prop_enteros

Soluciones

import Test.QuickCheck

enteros :: [Int]
enteros = 0 : concat [[n,-n] | n <- [1..]]

-- La propiedad es
prop_enteros :: Int -> Property
prop_enteros n = 
    n >= 0 ==> enteros !! n == (1-(2*n+1)*(-1)^n) `div` 4

-- La comprobación es
--    ghci> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=7}) prop_enteros
--    +++ OK, passed 100 tests.

import Test.QuickCheck

enteros :: [Int]

enteros = 0 : concat [[n,-n] | n <- [1..]]

-- La propiedad es

prop_enteros :: Int -> Property

prop_enteros n =

n >= 0 ==> enteros !! n == (1-(2*n+1)*(-1)^n) `div` 4

-- La comprobación es

-- ghci> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=7}) prop_enteros

-- +++ OK, passed 100 tests.

Suma de una lista de vectores

PorJosé A. Alonso 19-enero-201530-noviembre-2015

Definir la función

   sumaVec :: Num a => [[a]] -> [a]

1	sumaVec :: Num a => [[a]] -> [a]

tal que (sumaVec xss) es la suma de los vectores de xss. Por ejemplo,

   sumaVec [[4,7,3],[3,1,4],[2,2,5]]  ==  [9,10,12]
   sumaVec [[4,7],[3,3],[1,4],[2,5]]  ==  [10,19]

1 2	sumaVec [[4,7,3],[3,1,4],[2,2,5]] == [9,10,12] sumaVec [[4,7],[3,3],[1,4],[2,5]] == [10,19]

Soluciones

import Data.List (transpose)
import Data.Array (listArray,(!))

-- 1ª definición (por recursión):
sumaVec1 :: Num a => [[a]] -> [a]
sumaVec1 []          = []
sumaVec1 [xs]        = xs
sumaVec1 (xs:ys:zss) = suma xs (sumaVec1 (ys:zss))

-- (suma xs ys) es la suma de los vectores xs e ys. Por ejemplo,
--    suma [4,7,3] [1,2,5]  == [5,9,8]
suma :: Num a => [a] -> [a] -> [a]
suma [] []         = []
suma (x:xs) (y:ys) = x+y : suma xs ys

-- 2ª definición (por recursión con zipWith): 
sumaVec2 :: Num a => [[a]] -> [a]
sumaVec2 []       = []
sumaVec2 [xs]     = xs
sumaVec2 (xs:xss) = zipWith (+) xs (sumaVec2 xss)

-- 3ª definición (por plegado)
sumaVec3 :: Num a => [[a]] -> [a]
sumaVec3 = foldr1 (zipWith (+))

-- 4ª definición (con map y transpose):
sumaVec4 :: Num a => [[a]] -> [a]
sumaVec4 = map sum . transpose 

-- 5ª definición (con array)
-- =========================

sumaVec5 :: Num a => [[a]] -> [a]
sumaVec5 xss = [sum [p!(i,j) | i <- [1..m]] | j <- [1..n]] 
    where m = length xss
          n = length (head xss)
          p = listArray ((1,1),(m,n)) (concat xss)

import Data.List (transpose)

import Data.Array (listArray,(!))

-- 1ª definición (por recursión):

sumaVec1 :: Num a => [[a]] -> [a]

sumaVec1 [] = []

sumaVec1 [xs] = xs

sumaVec1 (xs:ys:zss) = suma xs (sumaVec1 (ys:zss))

-- (suma xs ys) es la suma de los vectores xs e ys. Por ejemplo,

-- suma [4,7,3] [1,2,5] == [5,9,8]

suma :: Num a => [a] -> [a] -> [a]

suma [] [] = []

suma (x:xs) (y:ys) = x+y : suma xs ys

-- 2ª definición (por recursión con zipWith):

sumaVec2 :: Num a => [[a]] -> [a]

sumaVec2 [] = []

sumaVec2 [xs] = xs

sumaVec2 (xs:xss) = zipWith (+) xs (sumaVec2 xss)

-- 3ª definición (por plegado)

sumaVec3 :: Num a => [[a]] -> [a]

sumaVec3 = foldr1 (zipWith (+))

-- 4ª definición (con map y transpose):

sumaVec4 :: Num a => [[a]] -> [a]

sumaVec4 = map sum . transpose

-- 5ª definición (con array)

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

sumaVec5 :: Num a => [[a]] -> [a]

sumaVec5 xss = [sum [p!(i,j) | i <- [1..m]] | j <- [1..n]]

where m = length xss

n = length (head xss)

p = listArray ((1,1),(m,n)) (concat xss)

Máxima suma de los segmentos

PorJosé A. Alonso 13-enero-201525-abril-2021

Un segmento de una lista xs es una sublista de xs formada por elementos consecutivos en la lista. El problema de la máxima suma de segmentos consiste en dada una lista de números enteros calcular el máximo de las sumas de todos los segmentos de la lista. Por ejemplo, para la lista [-1,2,-3,5,-2,1,3,-2,-2,-3,6] la máxima suma de segmentos es 7 que es la suma del segmento [5,-2,1,3] y para la lista [-1,-2,-3] es 0 que es la suma de la lista vacía.

Definir la función

   mss :: [Integer] -> Integer

1	mss :: [Integer] -> Integer

tal que (mss xs) es la máxima suma de los segmentos de xs. Por ejemplo,

   mss [-1,2,-3,5,-2,1,3,-2,-2,-3,6]  ==  7
   mss [-1,-2,-3]                     ==  0
   mss [1..500]                       ==  125250
   mss [1..1000]                      ==  500500
   mss [-500..3]                      ==  6
   mss [-1000..3]                     ==  6

mss [-1,2,-3,5,-2,1,3,-2,-2,-3,6] == 7

mss [-1,-2,-3] == 0

mss [1..500] == 125250

mss [1..1000] == 500500

mss [-500..3] == 6

mss [-1000..3] == 6

Soluciones

import Data.List (inits,tails)

-- 1ª solución
mss :: [Integer] -> Integer
mss = maximum . map sum . segmentos

-- (segmentos xs) es la lista de los segmentos de xs. Por ejemplo,
--    ghci> segmentos "abc"
--    ["","a","ab","abc","","b","bc","","c",""]
segmentos :: [a] -> [[a]]
segmentos = concat . map inits . tails

-- 2ª definición:
mss2 :: [Integer] -> Integer
mss2 = maximum . map (maximum . scanl (+) 0) . tails

-- 3ª definición:
mss3 :: [Integer] -> Integer
mss3 = maximum . map sum . concatMap tails . inits 

-- 4ª definición
mss4 :: [Integer] -> Integer
mss4  = fst . foldr (\x (b,a) -> (max (a+x) b, max 0 (a+x))) (0,0) 

-- 5ª definición (con scanl):
mss5 :: [Integer] -> Integer
mss5 = maximum . scanl (\a x -> max 0 a + x) 0

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

--    ghci> mss [1..500]
--    125250
--    (7.52 secs, 2022130824 bytes)
--    
--    ghci> mss2 [1..500]
--    125250
--    (0.01 secs, 10474956 bytes)
--    
--    ghci> mss3 [1..500]
--    125250
--    (0.98 secs, 841862016 bytes)
--    
--    ghci> mss4 [1..500]
--    125250
--    (0.01 secs, 552252 bytes)
--    
--    ghci> mss2 [1..1000]
--    500500
--    (0.06 secs, 54575712 bytes)
--    
--    ghci> mss3 [1..1000]
--    500500
--    (7.87 secs, 7061347900 bytes)
--
--    ghci> mss4 [1..1000]
--    500500
--    (0.01 secs, 549700 bytes)
--    
--    ghci> mss2 [1..2000]
--    2001000
--    (0.29 secs, 216424336 bytes)
--    
--    ghci> mss2 [1..5000]
--    12502500
--    (2.37 secs, 1356384840 bytes)
--    
--    ghci> mss4 [1..5000]
--    12502500
--    (0.02 secs, 1913548 bytes)
--
--    ghci> mss5 [1..5000]
--    12502500
--    (0.01 secs, 2886360 bytes)

import Data.List (inits,tails)

-- 1ª solución

mss :: [Integer] -> Integer

mss = maximum . map sum . segmentos

-- (segmentos xs) es la lista de los segmentos de xs. Por ejemplo,

-- ghci> segmentos "abc"

-- ["","a","ab","abc","","b","bc","","c",""]

segmentos :: [a] -> [[a]]

segmentos = concat . map inits . tails

-- 2ª definición:

mss2 :: [Integer] -> Integer

mss2 = maximum . map (maximum . scanl (+) 0) . tails

-- 3ª definición:

mss3 :: [Integer] -> Integer

mss3 = maximum . map sum . concatMap tails . inits

-- 4ª definición

mss4 :: [Integer] -> Integer

mss4 = fst . foldr (\x (b,a) -> (max (a+x) b, max 0 (a+x))) (0,0)

-- 5ª definición (con scanl):

mss5 :: [Integer] -> Integer

mss5 = maximum . scanl (\a x -> max 0 a + x) 0

-- Comparación de eficiencia

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

-- ghci> mss [1..500]

-- 125250

-- (7.52 secs, 2022130824 bytes)

-- ghci> mss2 [1..500]

-- 125250

-- (0.01 secs, 10474956 bytes)

-- ghci> mss3 [1..500]

-- 125250

-- (0.98 secs, 841862016 bytes)

-- ghci> mss4 [1..500]

-- 125250

-- (0.01 secs, 552252 bytes)

-- ghci> mss2 [1..1000]

-- 500500

-- (0.06 secs, 54575712 bytes)

-- ghci> mss3 [1..1000]

-- 500500

-- (7.87 secs, 7061347900 bytes)

-- ghci> mss4 [1..1000]

-- 500500

-- (0.01 secs, 549700 bytes)

-- ghci> mss2 [1..2000]

-- 2001000

-- (0.29 secs, 216424336 bytes)

-- ghci> mss2 [1..5000]

-- 12502500

-- (2.37 secs, 1356384840 bytes)

-- ghci> mss4 [1..5000]

-- 12502500

-- (0.02 secs, 1913548 bytes)

-- ghci> mss5 [1..5000]

-- 12502500

-- (0.01 secs, 2886360 bytes)

Referencias

El ejercicio está basado en la función mss del libro de Bird Thinking functionally with Haskell (página 127).
Las soluciones 3ª y 4ª las publicó josejuan aquí

2015 y los números con factorización capicúa

PorJosé A. Alonso 1-enero-20151-mayo-2016

Un número tiene factorización capicúa si puede escribir como un producto de números primos tal que la concatenación de sus dígitos forma un número capicúa. Por ejemplo, el 2015 tiene factorización capicúa ya que 2015 = 13·5·31, los factores son primos y su concatenación es 13531 que es capicúa.

Definir la sucesión

   conFactorizacionesCapicuas :: [Int]

1	conFactorizacionesCapicuas :: [Int]

formada por los números que tienen factorización capicúa. Por ejemplo,

   ghci> take 20 conFactorizacionesCapicuas
   [1,2,3,4,5,7,8,9,11,12,16,18,20,25,27,28,32,36,39,44]

1 2	ghci> take 20 conFactorizacionesCapicuas [1,2,3,4,5,7,8,9,11,12,16,18,20,25,27,28,32,36,39,44]

Usando conFactorizacionesCapicuas escribir expresiones cuyos valores sean las respuestas a las siguientes preguntas y calcularlas

¿Qué lugar ocupa el 2015 en la sucesión?
¿Cuál fue el anterior año con factorización capicúa?
¿Cuál será el siguiente año con factorización capicúa?

Soluciones

import Data.List (permutations)

conFactorizacionesCapicuas :: [Int]
conFactorizacionesCapicuas =
    [n | n <- [1..], not (null (factorizacionesCapicua n))]

-- (factorizacionesCapicua n) es la lista de las factorizaciones
-- capicúas de n. Por ejemplo,
--    factorizacionesCapicua 2015  ==  [[13,5,31],[31,5,13]]
factorizacionesCapicua :: Int -> [[Int]]
factorizacionesCapicua n =
    [xs | xs <- permutations (factorizacion n),
          esCapicuaConcatenacion xs]

-- (factorizacion n) es la lista de todos los factores primos de n; es
-- decir, es una lista de números primos cuyo producto es n. Por ejemplo,
--    factorizacion 300  ==  [2,2,3,5,5]
factorizacion :: Int -> [Int]
factorizacion n | n == 1    = []
                | otherwise = x : factorizacion (div n x)
    where x = menorFactor n

-- (menorFactor n) es el menor factor primo de n. Por ejemplo,
--    menorFactor 15  ==  3
--    menorFactor 16  ==  2
--    menorFactor 17  == 17
menorFactor :: Int -> Int
menorFactor n = head [x | x <- [2..], rem n x == 0]

-- (esCapicuaConcatenacion xs) se verifica si la concatenación de los
-- números de xs es capicúa. Por ejemplo,
--    esCapicuaConcatenacion [13,5,31]   ==  True
--    esCapicuaConcatenacion [135,31]    ==  True
--    esCapicuaConcatenacion [135,21]    ==  False
esCapicuaConcatenacion :: [Int] -> Bool
esCapicuaConcatenacion xs = ys == reverse ys
    where ys = concat (map show xs)

-- El cálculo de la 1ª respuesta es
--    ghci> length (takeWhile (<= 2015) conFactorizacionesCapicuas)
--    265

-- El cálculo de la 2ª respuesta es
--    ghci> last (takeWhile (<2015) conFactorizacionesCapicuas)
--    2001

-- El cálculo de la 3ª respuesta es
--    ghci> head (dropWhile (<=2015) conFactorizacionesCapicuas)
--    2023

import Data.List (permutations)

conFactorizacionesCapicuas :: [Int]

conFactorizacionesCapicuas =

[n | n <- [1..], not (null (factorizacionesCapicua n))]

-- (factorizacionesCapicua n) es la lista de las factorizaciones

-- capicúas de n. Por ejemplo,

-- factorizacionesCapicua 2015 == [[13,5,31],[31,5,13]]

factorizacionesCapicua :: Int -> [[Int]]

factorizacionesCapicua n =

[xs | xs <- permutations (factorizacion n),

esCapicuaConcatenacion xs]

-- (factorizacion n) es la lista de todos los factores primos de n; es

-- decir, es una lista de números primos cuyo producto es n. Por ejemplo,

-- factorizacion 300 == [2,2,3,5,5]

factorizacion :: Int -> [Int]

factorizacion n | n == 1 = []

| otherwise = x : factorizacion (div n x)

where x = menorFactor n

-- (menorFactor n) es el menor factor primo de n. Por ejemplo,

-- menorFactor 15 == 3

-- menorFactor 16 == 2

-- menorFactor 17 == 17

menorFactor :: Int -> Int

menorFactor n = head [x | x <- [2..], rem n x == 0]

-- (esCapicuaConcatenacion xs) se verifica si la concatenación de los

-- números de xs es capicúa. Por ejemplo,

-- esCapicuaConcatenacion [13,5,31] == True

-- esCapicuaConcatenacion [135,31] == True

-- esCapicuaConcatenacion [135,21] == False

esCapicuaConcatenacion :: [Int] -> Bool

esCapicuaConcatenacion xs = ys == reverse ys

where ys = concat (map show xs)

-- El cálculo de la 1ª respuesta es

-- ghci> length (takeWhile (<= 2015) conFactorizacionesCapicuas)

-- 265

-- El cálculo de la 2ª respuesta es

-- ghci> last (takeWhile (<2015) conFactorizacionesCapicuas)

-- 2001

-- El cálculo de la 3ª respuesta es

-- ghci> head (dropWhile (<=2015) conFactorizacionesCapicuas)

-- 2023

Período de una lista

PorJosé A. Alonso 31-diciembre-201425-abril-2021

El período de una lista xs es la lista más corta ys tal que xs se puede obtener concatenando varias veces la lista ys. Por ejemplo, el período «abababab» es «ab» ya que «abababab» se obtiene repitiendo tres veces la lista «ab».

Definir la función

   periodo :: Eq a => [a] -> [a]

1	periodo :: Eq a => [a] -> [a]

tal que (periodo xs) es el período de xs. Por ejemplo,

   periodo "ababab"      ==  "ab"
   periodo "buenobueno"  ==  "bueno"
   periodo "oooooo"      ==  "o"
   periodo "sevilla"     ==  "sevilla"

periodo "ababab" == "ab"

periodo "buenobueno" == "bueno"

periodo "oooooo" == "o"

periodo "sevilla" == "sevilla"

Soluciones

periodo :: Eq a => [a] -> [a]
periodo xs = take n xs
    where l = length xs
          n = head [m | m <- divisores l, 
                        concat (replicate (l `div` m) (take m xs)) == xs]

-- (divisores n) es la lista de los divisores de n. Por ejemplo,
--    divisores 96  ==  [1,2,3,4,6,8,12,16,24,32,48,96]
divisores :: Int -> [Int]
divisores n = [x | x <- [1..n], n `mod` x == 0]

periodo :: Eq a => [a] -> [a]

periodo xs = take n xs

where l = length xs

n = head [m | m <- divisores l,

concat (replicate (l `div` m) (take m xs)) == xs]

-- (divisores n) es la lista de los divisores de n. Por ejemplo,

-- divisores 96 == [1,2,3,4,6,8,12,16,24,32,48,96]

divisores :: Int -> [Int]

divisores n = [x | x <- [1..n], n `mod` x == 0]

Enumeración de los números enteros

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Soluciones

Suma de una lista de vectores

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Máxima suma de los segmentos

Soluciones

Referencias

2015 y los números con factorización capicúa

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Período de una lista

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