Menu Close

Etiqueta: Data.Array

Número de inversiones

José A. Alonso, ,

Se dice que en una sucesión de números x(1), x(2), …, x(n) hay una inversión cuando existe un par de números x(i) > x(j), siendo i < j. Por ejemplo, en la permutación 2, 1, 4, 3 hay dos inversiones (2 antes que 1 y 4 antes que 3) y en la permutación 4, 3, 1, 2 hay cinco inversiones (4 antes 3, 4 antes 1, 4 antes 2, 3 antes 1, 3 antes 2).

Definir la función

   numeroInversiones :: Ord a => [a] -> Int

tal que (numeroInversiones xs) es el número de inversiones de xs. Por ejemplo,

   numeroInversiones [2,1,4,3]  ==  2
   numeroInversiones [4,3,1,2]  ==  5

Soluciones

[schedule expon=’2022-04-21′ expat=»06:00″]

  • Las soluciones se pueden escribir en los comentarios.
  • El código se debe escribir entre una línea con <pre lang="haskell"> y otra con </pre>

[/schedule]

[schedule on=’2022-04-21′ at=»06:00″]

import Test.QuickCheck (quickCheck)
import Data.Array ((!), listArray)
 
-- 1ª solución
-- ===========
 
numeroInversiones1 :: Ord a => [a] -> Int
numeroInversiones1 = length . indicesInversiones
 
-- (indicesInversiones xs) es la lista de los índices de las inversiones
-- de xs. Por ejemplo,
--    indicesInversiones [2,1,4,3]  ==  [(0,1),(2,3)]
--    indicesInversiones [4,3,1,2]  ==  [(0,1),(0,2),(0,3),(1,2),(1,3)]
indicesInversiones :: Ord a => [a] -> [(Int,Int)]
indicesInversiones xs = [(i,j) | i <- [0..n-2],
                                 j <- [i+1..n-1],
                                 xs!!i > xs!!j]
  where n = length xs
 
-- 2ª solución
-- ===========
 
numeroInversiones2 :: Ord a => [a] -> Int
numeroInversiones2 = length . indicesInversiones2
 
indicesInversiones2 :: Ord a => [a] -> [(Int,Int)]
indicesInversiones2 xs = [(i,j) | i <- [0..n-2],
                                  j <- [i+1..n-1],
                                  v!i > v!j]
  where n = length xs
        v = listArray (0,n-1) xs
 
-- 3ª solución
-- ===========
 
numeroInversiones3 :: Ord a => [a] -> Int
numeroInversiones3 = length . inversiones
 
-- (inversiones xs) es la lista de las inversiones  de xs. Por ejemplo,
--    Inversiones [2,1,4,3]  ==  [(2,1),(4,3)]
--    Inversiones [4,3,1,2]  ==  [(4,3),(4,1),(4,2),(3,1),(3,2)]
inversiones :: Ord a => [a] -> [(a,a)]
inversiones []     = []
inversiones (x:xs) = [(x,y) | y <- xs, y < x] ++ inversiones xs
 
-- 4ª solución
-- ===========
 
numeroInversiones4 :: Ord a => [a] -> Int
numeroInversiones4 []     = 0
numeroInversiones4 (x:xs) = length (filter (x>) xs) + numeroInversiones4 xs
 
-- Comprobación de equivalencia
-- ============================
 
-- La propiedad es
prop_numeroInversiones :: [Int] -> Bool
prop_numeroInversiones xs =
  all (== numeroInversiones1 xs)
      [numeroInversiones2 xs,
       numeroInversiones3 xs,
       numeroInversiones4 xs]
 
-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_numeroInversiones
--    +++ OK, passed 100 tests.
 
-- Comparación de eficiencia
-- =========================
 
-- La comparación es
--    λ> numeroInversiones1 [1200,1199..1]
--    719400
--    (2.30 secs, 236,976,776 bytes)
--    λ> numeroInversiones2 [1200,1199..1]
--    719400
--    (0.61 secs, 294,538,488 bytes)
--    λ> numeroInversiones3 [1200,1199..1]
--    719400
--    (0.26 secs, 150,543,056 bytes)
--    λ> numeroInversiones4 [1200,1199..1]
--    719400
--    (0.10 secs, 41,274,888 bytes)
--
--    λ> numeroInversiones3 [3000,2999..1]
--    4498500
--    (1.35 secs, 937,186,992 bytes)
--    λ> numeroInversiones4 [3000,2999..1]
--    4498500
--    (0.61 secs, 253,665,928 bytes)

El código se encuentra en [GitHub](https://github.com/jaalonso/Exercitium/blob/main/src/

La elaboración de las soluciones se describe en el siguiente vídeo

Nuevas soluciones

  • En los comentarios se pueden escribir nuevas soluciones.
  • El código se debe escribir entre una línea con <pre lang="haskell"> y otra con </pre>

[/schedule]

Leer más →

Elementos de una matriz con algún vecino menor

José A. Alonso, ,

Las matrices pueden representarse mediante tablas cuyos índices son pares de números naturales. Su tipo se define por

   type Matriz = Array (Int,Int) Int

Por ejemplo, la matriz

   |9 4 6 5|
   |8 1 7 3|
   |4 2 5 4|

se define por

   ej :: Matriz
   ej = listArray ((1,1),(3,4)) [9,4,6,5,8,1,7,3,4,2,5,4]

Los vecinos de un elemento son los que están a un paso en la misma fila, columna o diagonal. Por ejemplo, en la matriz anterior, el 1 tiene 8 vecinos (el 9, 4, 6, 8, 7, 4, 2 y 5) pero el 9 sólo tiene 3 vecinos (el 4, 8 y 1).

Definir la función

   algunoMenor :: Matriz -> [Int]

tal que (algunoMenor p) es la lista de los elementos de p que tienen algún vecino menor que él. Por ejemplo,

   algunoMenor ej == [9,4,6,5,8,7,4,2,5,4]

pues sólo el 1 y el 3 no tienen ningún vecino menor en la matriz.

Soluciones

import Data.Array (Array, (!), bounds, indices, inRange, listArray)
import Test.QuickCheck (Arbitrary, Gen, arbitrary, chooseInt, quickCheck,
                        vectorOf)
 
type Matriz = Array (Int,Int) Int
 
ej :: Matriz
ej = listArray ((1,1),(3,4)) [9,4,6,5,8,1,7,3,4,2,5,4]
 
type Pos = (Int,Int)
 
-- 1ª solución
-- ===========
 
algunoMenor1 :: Matriz -> [Int]
algunoMenor1 a =
  [a!p| p <- indices a,
        any (< a!p) (vecinos1 a p)]
 
-- (vecinos q p) es la lista de los vecinos en la matriz a de la
-- posición p. Por ejemplo,
--    vecinos1 ej (2,2)  ==  [9,4,6,8,7,4,2,5]
--    vecinos1 ej (1,1)  ==  [4,8,1]
vecinos1 :: Matriz -> Pos -> [Int]
vecinos1 a p =
  [a!p' | p' <- posicionesVecinos1 a p]
 
-- (posicionesVecinos a p) es la lista de las posiciones de los
-- vecino de p en la matriz a. Por ejemplo,
--    λ> posicionesVecinos1 3 3 (2,2)
--    [(1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,3),(3,1),(3,2),(3,3)]
--    λ> posicionesVecinos1 3 3 (1,1)
--    [(1,2),(2,1),(2,2)]
posicionesVecinos1 :: Matriz -> Pos -> [Pos]
posicionesVecinos1 a (i,j) =
  [(i+di,j+dj) | (di,dj) <- [(-1,-1),(-1,0),(-1,1),
                             ( 0,-1),       ( 0,1),
                             ( 1,-1),( 1,0),( 1,1)],
                 inRange (bounds a) (i+di,j+dj)]
 
-- 2ª solución
-- ===========
 
algunoMenor2 :: Matriz -> [Int]
algunoMenor2 a =
  [a!p | p <- indices a,
         any (<a!p) (vecinos2 p)]
  where
    vecinos2 p =
      [a!p' | p' <- posicionesVecinos2 p]
    posicionesVecinos2 (i,j) =
      [(i+di,j+dj) | (di,dj) <- [(-1,-1),(-1,0),(-1,1),
                                 ( 0,-1),       ( 0,1),
                                 ( 1,-1),( 1,0),( 1,1)],
                     inRange (bounds a) (i+di,j+dj)]
 
-- 3ª solución
-- ===========
 
algunoMenor3 :: Matriz -> [Int]
algunoMenor3 a =
  [a!p | p <- indices a,
         any (<a!p) (vecinos3 p)]
  where
    vecinos3 p =
      [a!p' | p' <- posicionesVecinos3 p]
    posicionesVecinos3 (i,j) =
      [(i',j') | i' <- [i-1..i+1],
                 j' <- [j-1..j+1],
                 (i',j') /= (i,j),
                 inRange (bounds a) (i',j')]
 
-- 4ª solución
-- ===========
 
algunoMenor4 :: Matriz -> [Int]
algunoMenor4 a =
  [a!p | p <- indices a,
         any (<a!p) (vecinos4 p)]
  where
    vecinos4 p =
      [a!p' | p' <- posicionesVecinos4 p]
    posicionesVecinos4 (i,j) =
      [(i',j') | i' <- [max 1 (i-1)..min m (i+1)],
                 j' <- [max 1 (j-1)..min n (j+1)],
                 (i',j') /= (i,j)]
      where (_,(m,n)) = bounds a
 
 
-- 5ª solución
-- ===========
 
algunoMenor5 :: Matriz -> [Int]
algunoMenor5 a =
  [a!p | p <- indices a,
         any (<a!p) (vecinos5 p)]
  where
    vecinos5 p =
      [a!p' | p' <- posicionesVecinos5 p]
    posicionesVecinos5 (i,j) =
      [(i-1,j-1) | i > 1, j > 1] ++
      [(i-1,j)   | i > 1]        ++
      [(i-1,j+1) | i > 1, j < n] ++
      [(i,j-1)   | j > 1]        ++
      [(i,j+1)   | j < n]        ++
      [(i+1,j-1) | i < m, j > 1] ++
      [(i+1,j)   | i < m]        ++
      [(i+1,j+1) | i < m, j < n]
      where (_,(m,n)) = bounds a
 
-- ---------------------------------------------------------------------
 
-- Comprobación de equivalencia
-- ============================
 
newtype Matriz2 = M Matriz
  deriving Show
 
-- Generador de matrices arbitrarias. Por ejemplo,
--    λ> generate matrizArbitraria
--    M (array ((1,1),(3,4))
--             [((1,1),18),((1,2),6), ((1,3),-23),((1,4),-13),
--              ((2,1),-2),((2,2),22),((2,3),-25),((2,4),-5),
--              ((3,1),2), ((3,2),16),((3,3),-15),((3,4),7)])
matrizArbitraria :: Gen Matriz2
matrizArbitraria = do
  m  <- chooseInt (1,10)
  n  <- chooseInt (1,10)
  xs <- vectorOf (m*n) arbitrary
  return (M (listArray ((1,1),(m,n)) xs))
 
-- Matriz es una subclase de Arbitrary.
instance Arbitrary Matriz2 where
  arbitrary = matrizArbitraria
 
-- La propiedad es
prop_algunoMenor :: Matriz2 -> Bool
prop_algunoMenor (M p) =
  all (== algunoMenor1 p)
      [algunoMenor2 p,
       algunoMenor3 p,
       algunoMenor4 p,
       algunoMenor5 p]
 
-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_algunoMenor
--    +++ OK, passed 100 tests.
 
-- Comparación de eficiencia
-- =========================
 
-- La comparación es
--    λ> maximum (algunoMenor1 (listArray ((1,1),(600,800)) [0..]))
--    479999
--    (2.20 secs, 1,350,075,240 bytes)
--    λ> maximum (algunoMenor2 (listArray ((1,1),(600,800)) [0..]))
--    479999
--    (2.24 secs, 1,373,139,968 bytes)
--    λ> maximum (algunoMenor3 (listArray ((1,1),(600,800)) [0..]))
--    479999
--    (2.08 secs, 1,200,734,112 bytes)
--    λ> maximum (algunoMenor4 (listArray ((1,1),(600,800)) [0..]))
--    479999
--    (2.76 secs, 1,287,653,136 bytes)
--    λ> maximum (algunoMenor5 (listArray ((1,1),(600,800)) [0..]))
--    479999
--    (1.67 secs, 953,937,600 bytes)

El código se encuentra en GitHub.

La elaboración de las soluciones se describe en el siguiente vídeo

Nuevas soluciones

  • En los comentarios se pueden escribir nuevas soluciones.
  • El código se debe escribir entre una línea con <pre lang="haskell"> y otra con </pre>
Leer más →

Número de pares de elementos adyacentes iguales en una matriz

José A. Alonso, ,

Una matriz se puede representar mediante una lista de listas. Por ejemplo, la matriz

   |2 1 5|
   |4 3 7|

se puede representar mediante la lista

   [[2,1,5],[4,3,7]]

Definir la función

   numeroParesAdyacentesIguales :: Eq a => [[a]] -> Int

tal que (numeroParesAdyacentesIguales xss) es el número de pares de elementos consecutivos (en la misma fila o columna) iguales de la matriz xss. Por ejemplo,

   numeroParesAdyacentesIguales [[0,1],[0,2]]              ==  1
   numeroParesAdyacentesIguales [[0,0],[1,2]]              ==  1
   numeroParesAdyacentesIguales [[0,1],[0,0]]              ==  2
   numeroParesAdyacentesIguales [[1,2],[1,4],[4,4]]        ==  3
   numeroParesAdyacentesIguales ["ab","aa"]                ==  2
   numeroParesAdyacentesIguales [[0,0,0],[0,0,0],[0,0,0]]  ==  12
   numeroParesAdyacentesIguales [[0,0,0],[0,1,0],[0,0,0]]  ==  8

Soluciones

import Data.List (group,transpose)
import Data.Array ((!), listArray)
import Test.QuickCheck
 
-- 1ª solución
-- ===========
 
numeroParesAdyacentesIguales1 :: Eq a => [[a]] -> Int
numeroParesAdyacentesIguales1 xss =
  length [(i,j) | i <- [1..m-1], j <- [1..n], p!(i,j) == p!(i+1,j)] +
  length [(i,j) | i <- [1..m], j <- [1..n-1], p!(i,j) == p!(i,j+1)]
  where m = length xss
        n = length (head xss)
        p = listArray ((1,1),(m,n)) (concat xss)
 
-- 2ª solución
-- ===========
 
numeroParesAdyacentesIguales2 :: Eq a => [[a]] -> Int
numeroParesAdyacentesIguales2 xss =
  numeroParesAdyacentesIgualesFilas xss +
  numeroParesAdyacentesIgualesFilas (transpose xss)
 
-- (numeroParesAdyacentesIgualesFilas xss) es el número de pares de
-- elementos consecutivos (en la misma fila) iguales de la matriz
-- xss. Por ejemplo,
--    λ> numeroParesAdyacentesIgualesFilas [[0,0,1,0],[0,1,1,0],[0,1,0,1]]
--    2
--    λ> numeroParesAdyacentesIgualesFilas ["0010","0110","0101"]
--    2
numeroParesAdyacentesIgualesFilas :: Eq a => [[a]] -> Int
numeroParesAdyacentesIgualesFilas xss =
  sum [numeroParesAdyacentesIgualesFila xs | xs <- xss]
 
-- La función anterior se puede definir con map
numeroParesAdyacentesIgualesFilas2 :: Eq a => [[a]] -> Int
numeroParesAdyacentesIgualesFilas2 xss =
  sum (map numeroParesAdyacentesIgualesFila xss)
 
-- y también se puede definir sin argumentos:
numeroParesAdyacentesIgualesFilas3 :: Eq a => [[a]] -> Int
numeroParesAdyacentesIgualesFilas3 =
  sum . map numeroParesAdyacentesIgualesFila
 
-- (numeroParesAdyacentesIgualesFila xs) es el número de pares de
-- elementos consecutivos de la lista xs. Por ejemplo,
--    numeroParesAdyacentesIgualesFila [5,5,5,2,5] ==  2
numeroParesAdyacentesIgualesFila :: Eq a => [a] -> Int
numeroParesAdyacentesIgualesFila xs =
  length [(x,y) | (x,y) <- zip xs (tail xs), x == y]
 
-- 3ª solución
-- ===========
 
numeroParesAdyacentesIguales3 :: Eq a => [[a]] -> Int
numeroParesAdyacentesIguales3 xss =
  length (concatMap tail (concatMap group (xss ++ transpose xss)))
 
-- 4ª solución
-- ===========
 
numeroParesAdyacentesIguales4 :: Eq a => [[a]] -> Int
numeroParesAdyacentesIguales4 =
  length . (tail =<<) . (group =<<) . ((++) =<< transpose)
 
-- Comprobación de equivalencia
-- ============================
 
newtype Matriz = M [[Int]]
  deriving Show
 
-- Generador de matrices arbitrarias. Por ejemplo,
--    λ> generate matrizArbitraria
--    M [[-3,0],[8,-6],[-13,-13],[10,8],[14,29]]
--    λ> generate matrizArbitraria
--    M [[11,9,4,-25,-29,30,-18],[13,8,-2,-22,29,-3,-13]]
matrizArbitraria :: Gen Matriz
matrizArbitraria = do
  m <- chooseInt (1,10)
  n <- chooseInt (1,10)
  xss <- vectorOf m (vectorOf n arbitrary)
  return (M xss)
 
-- Matriz es una subclase de Arbitrary.
instance Arbitrary Matriz where
  arbitrary = matrizArbitraria
 
-- La propiedad es
prop_numeroParesAdyacentesIguales :: Matriz -> Bool
prop_numeroParesAdyacentesIguales (M xss) =
  all (== numeroParesAdyacentesIguales1 xss)
      [numeroParesAdyacentesIguales2 xss,
       numeroParesAdyacentesIguales3 xss,
       numeroParesAdyacentesIguales4 xss]
 
-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_numeroParesAdyacentesIguales
--    +++ OK, passed 100 tests.
 
-- Comparación de eficiencia
-- =========================
 
-- La comparación es
--    λ> numeroParesAdyacentesIguales1 (replicate (3*10^3) (replicate (10^3) 0))
--    5996000
--    (5.51 secs, 4,751,249,472 bytes)
--    λ> numeroParesAdyacentesIguales2 (replicate (3*10^3) (replicate (10^3) 0))
--    5996000
--    (2.62 secs, 1,681,379,960 bytes)
--    λ> numeroParesAdyacentesIguales3 (replicate (3*10^3) (replicate (10^3) 0))
--    5996000
--    (0.48 secs, 1,393,672,616 bytes)
--    λ> numeroParesAdyacentesIguales4 (replicate (3*10^3) (replicate (10^3) 0))
--    5996000
--    (0.38 secs, 1,393,560,848 bytes)

El código se encuentra en GitHub.

La elaboración de las soluciones se describe en el siguiente vídeo

Nuevas soluciones

  • En los comentarios se pueden escribir nuevas soluciones.
  • El código se debe escribir entre una línea con <pre lang="haskell"> y otra con </pre>
Leer más →

Ampliación de matrices por columnas

José A. Alonso, ,

Las matrices enteras se pueden representar mediante tablas con índices enteros:

   type Matriz = Array (Int,Int) Int

Definir la función

   ampliaColumnas :: Matriz -> Matriz -> Matriz

tal que (ampliaColumnas p q) es la matriz construida añadiendo las columnas de la matriz q a continuación de las de p (se supone que tienen el mismo número de filas). Por ejemplo, si p y q representa las dos primeras matrices, entonces (ampliaColumnas p q) es la tercera

   |0 1|    |4 5 6|    |0 1 4 5 6|
   |2 3|    |7 8 9|    |2 3 7 8 9|

En Haskell, se definen las dos primeras matrices se definen por

   ej1 = listArray ((1,1),(2,2)) [0..3]
   ej2 = listArray ((1,1),(2,3)) [4..9]

y el cálculo de la tercera es

   λ> ampliaColumnas ej1 ej2
   array ((1,1),(2,5)) [((1,1),0),((1,2),1),((1,3),4),((1,4),5),((1,5),6),
                        ((2,1),2),((2,2),3),((2,3),7),((2,4),8),((2,5),9)]
   λ> elems (ampliaColumnas ej1 ej2)
   [0,1,4,5,6,2,3,7,8,9]

Soluciones

import Data.Array (Array, (!), array, bounds, elems, listArray)
import Data.Matrix (Matrix, (<|>), fromList, ncols, nrows, toList)
import Test.QuickCheck
 
type Matriz = Array (Int,Int) Int
 
ej1, ej2 :: Matriz
ej1 = listArray ((1,1),(2,2)) [0..3]
ej2 = listArray ((1,1),(2,3)) [4..9]
 
-- 1ª solución
-- ===========
 
ampliaColumnas1 :: Matriz -> Matriz -> Matriz
ampliaColumnas1 p1 p2 =
  array ((1,1),(m,n1+n2)) [((i,j), f i j) | i <- [1..m], j <- [1..n1+n2]]
    where ((_,_),(m,n1)) = bounds p1
          ((_,_),(_,n2)) = bounds p2
          f i j | j <= n1   = p1!(i,j)
                | otherwise = p2!(i,j-n1)
 
-- 2ª solución
-- ===========
 
ampliaColumnas2 :: Matriz -> Matriz -> Matriz
ampliaColumnas2 p1 p2 =
  matriz (matrix p1 <|> matrix p2)
 
-- (matrix p) es la matriz p en el formatao de Data.Matrix. Por ejemplo,
--    λ> ej1
--    array ((1,1),(2,2)) [((1,1),0),((1,2),1),((2,1),2),((2,2),3)]
--    λ> matrix ej1
--    ┌     ┐
--    │ 0 1 │
--    │ 2 3 │
--    └     ┘
--    λ> matrix (ampliaColumnas1 ej1 ej2)
--    ┌           ┐
--    │ 0 1 4 5 6 │
--    │ 2 3 7 8 9 │
--    └           ┘
matrix :: Matriz -> Matrix Int
matrix p = fromList m n (elems p)
  where (_,(m,n)) = bounds p
 
-- (matriz p) es la matriz p en el formato de Data.Array. Por ejemplo,
--    λ> matriz (fromList 2 3 [1..])
--    array ((1,1),(2,3)) [((1,1),1),((1,2),2),((1,3),3),((2,1),4),((2,2),5),((2,3),6)]
matriz :: Matrix Int -> Matriz
matriz p = listArray ((1,1),(nrows p,ncols p)) (toList p)
 
-- Comprobación de equivalencia
-- ============================
 
data ParMatrices = P Matriz Matriz
  deriving Show
 
-- parMatricesArbitrario es un generador de pares de matrices con el
-- mismo número de filas.
parMatricesArbitrario :: Gen ParMatrices
parMatricesArbitrario = do
  m  <- arbitrary `suchThat` (> 0)
  n1 <- arbitrary `suchThat` (> 0)
  n2 <- arbitrary `suchThat` (> 0)
  xs <- vector (m * n1)
  ys <- vector (m * n2)
  return (P (listArray ((1,1),(m,n1)) xs)
            (listArray ((1,1),(m,n2)) ys))
 
-- ParMatrices es una subclase de Arbitrary
instance Arbitrary ParMatrices where
  arbitrary = parMatricesArbitrario
 
-- La propiedad es
prop_ampliaColumna :: ParMatrices -> Bool
prop_ampliaColumna (P p q) =
  ampliaColumnas1 p q == ampliaColumnas2 p q
 
-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_ampliaColumna
--    +++ OK, passed 100 tests.
 
-- Comparación de eficiencia
-- =========================
 
-- La comparación es
--    λ> let p = listArray ((1,1),(10^3,10^3)) [1..] in maximum (ampliaColumnas1 p p)
--    1000000
--    (2.04 secs, 1,562,652,704 bytes)
--    λ> let p = listArray ((1,1),(10^3,10^3)) [1..] in maximum (ampliaColumnas2 p p)
--    1000000
--    (0.69 secs, 738,508,624 bytes)

El código se encuentra en GitHub.

La elaboración de las soluciones se describe en el siguiente vídeo

Nuevas soluciones

  • En los comentarios se pueden escribir nuevas soluciones.
  • El código se debe escribir entre una línea con <pre lang="haskell"> y otra con </pre>
Leer más →

Valores de polinomios representados con vectores

José A. Alonso, ,

Los polinomios se pueden representar mediante vectores usando la librería Data.Array. En primer lugar, se define el tipo de los polinomios (con coeficientes de tipo a) mediante

   type Polinomio a = Array Int a

Como ejemplos, definimos el polinomio

   ej_pol1 :: Array Int Int
   ej_pol1 = array (0,4) [(0,6),(1,2),(2,-5),(3,0),(4,7)]

que representa a 6 + 2x – 5x^2 + 7x^4 y el polinomio

   ej_pol2 :: Array Int Double
   ej_pol2 = array (0,4) [(0,6.5),(1,2),(2,-5.2),(3,0),(4,7)]

que representa a 6.5 + 2x – 5.2x^2 + 7x^4

Definir la función

   valor :: Num a => Polinomio a -> a -> a

tal que (valor p b) es el valor del polinomio p en el punto b. Por ejemplo,

   valor ej_pol1 0  ==  6
   valor ej_pol1 1  ==  10
   valor ej_pol1 2  ==  102
   valor ej_pol2 0  ==  6.5
   valor ej_pol2 1  ==  10.3
   valor ej_pol2 3  ==  532.7
   length (show (valor (listArray (0,5*10^5) (repeat 1)) 2)) == 150516

Soluciones

import Data.List (foldl')
import Data.Array (Array, (!), array, assocs, bounds, elems, listArray)
import Test.QuickCheck
 
type Polinomio a = Array Int a
 
ej_pol1 :: Array Int Int
ej_pol1 = array (0,4) [(1,2),(2,-5),(4,7),(0,6),(3,0)]
 
ej_pol2 :: Array Int Double
ej_pol2 = array (0,4) [(1,2),(2,-5.2),(4,7),(0,6.5),(3,0)]
 
-- 1ª solución
-- ===========
 
valor1 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor1 p b = sum [(p!i)*b^i | i <- [0..n]]
  where (_,n) = bounds p
 
-- 2ª solución
-- ===========
 
valor2 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor2 p b = sum [(p!i)*b^i | i <- [0..length p - 1]]
 
-- 3ª solución
-- ===========
 
valor3 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor3 p b = sum [v*b^i | (i,v) <- assocs p]
 
-- 4ª solución
-- ===========
 
valor4 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor4 = valorLista4 . elems
 
valorLista4 :: Num a => [a] -> a -> a
valorLista4 xs b =
  sum [(xs !! i) * b^i | i <- [0..length xs - 1]]
 
-- 5ª solución
-- ===========
 
valor5 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor5 = valorLista5 . elems
 
valorLista5 :: Num a => [a] -> a -> a
valorLista5 []     _ = 0
valorLista5 (x:xs) b = x + b * valorLista5 xs b
 
-- 6ª solución
-- ===========
 
valor6 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor6 = valorLista6 . elems
 
valorLista6 :: Num a => [a] -> a -> a
valorLista6 xs b = aux xs
  where aux []     = 0
        aux (y:ys) = y + b * aux ys
 
-- 7ª solución
-- ===========
 
valor7 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor7 = valorLista7 . elems
 
valorLista7 :: Num a => [a] -> a -> a
valorLista7 xs b = foldr (\y r -> y + b * r) 0 xs
 
-- 8ª solución
-- ===========
 
valor8 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor8 = valorLista8 . elems
 
valorLista8 :: Num a => [a] -> a -> a
valorLista8 xs b = aux 0 (reverse xs)
  where aux r []     = r
        aux r (y:ys) = aux (y + r * b) ys
 
-- 9ª solución
-- ===========
 
valor9 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor9 = valorLista9 . elems
 
valorLista9 :: Num a => [a] -> a -> a
valorLista9 xs b = aux 0 (reverse xs)
  where aux = foldl (\ r y -> y + r * b)
 
-- 10ª solución
-- ============
 
valor10 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor10 p b =
  foldl (\ r y -> y + r * b) 0 (reverse (elems p))
 
-- 11ª solución
-- ============
 
valor11 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor11 p b =
  foldl' (\ r y -> y + r * b) 0 (reverse (elems p))
 
-- 12ª solución
-- ============
 
valor12 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor12 p b =
  sum (zipWith (*) (elems p) (iterate (* b) 1))
 
-- 13ª solución
-- ============
 
valor13 :: Num a => Polinomio a -> a -> a
valor13 p b =
  foldl' (+) 0 (zipWith (*) (elems p) (iterate (* b) 1))
 
-- Equivalencia de las definiciones
-- ================================
 
-- La propiedad es
prop_valor :: [Integer] -> Integer -> Bool
prop_valor xs b =
  all (== valor1 p b)
      [f p b | f <- [valor2,
                     valor3,
                     valor4,
                     valor5,
                     valor6,
                     valor7,
                     valor8,
                     valor9,
                     valor10,
                     valor11,
                     valor12,
                     valor13]]
  where p = listArray (0, length xs - 1) xs
 
-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_valor
--    +++ OK, passed 100 tests.
 
-- Comparación de eficiencia
-- =========================
 
-- La comparación es
--    λ> length (show (valor1 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (7.62 secs, 2,953,933,864 bytes)
--    λ> length (show (valor2 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (8.26 secs, 2,953,933,264 bytes)
--    λ> length (show (valor3 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (7.49 secs, 2,954,733,184 bytes)
--    λ> length (show (valor4 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (84.80 secs, 2,956,333,712 bytes)
--    λ> length (show (valor5 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (1.34 secs, 1,307,347,416 bytes)
--    λ> length (show (valor6 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (1.26 secs, 1,308,114,752 bytes)
--    λ> length (show (valor7 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (1.21 secs, 1,296,843,456 bytes)
--    λ> length (show (valor8 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (1.28 secs, 1,309,591,744 bytes)
--    λ> length (show (valor9 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (1.27 secs, 1,299,191,672 bytes)
--    λ> length (show (valor10 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (1.30 secs, 1,299,191,432 bytes)
--    λ> length (show (valor11 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (0.23 secs, 1,287,654,752 bytes)
--    λ> length (show (valor12 (listArray (0,10^5) (repeat 1)) 2))
--    30104
--    (0.75 secs, 1,309,506,968 bytes)

El código se encuentra en GitHub.

La elaboración de las soluciones se encuentran en el siguiente vídeo

Leer más →