Data.Maybe

Compactación de listas

PorJosé A. Alonso 11-febrero-201626-marzo-2022

Definir la función

   compactada :: [Maybe Int] -> [Int]

1	compactada :: [Maybe Int] -> [Int]

tal que (compacta xs) es la lista obtenida al compactar xs con las siguientes reglas:

se eliminan los elementos Nothing;
si dos elementos consecutivos tienen el mismo valor, se sustituyen por el sucesor de su valor y
los restantes elementos no se cambian.

Por ejemplo,

    λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 4,Just 4,Just 3,Just 6]
    [2,5,3,6]
    λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 1,Just 4,Just 3,Just 6]
    [2,1,4,3,6]
    λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 1,Just 4,Just 4,Just 6]
    [2,1,5,6]
    λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 1,Just 4,Just 3,Just 4]
    [2,1,4,3,4]
    λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 2,Just 4,Just 3,Just 4]
    [2,2,4,3,4]

λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 4,Just 4,Just 3,Just 6]

[2,5,3,6]

λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 1,Just 4,Just 3,Just 6]

[2,1,4,3,6]

λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 1,Just 4,Just 4,Just 6]

[2,1,5,6]

λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 1,Just 4,Just 3,Just 4]

[2,1,4,3,4]

λ> compactada [Just 1,Nothing,Just 1,Just 2,Just 4,Just 3,Just 4]

[2,2,4,3,4]

Soluciones

-- 1ª definición
compactada1 :: [Maybe Int] -> [Int]
compactada1 xs = aux (valores xs)
    where aux (x:y:xs) | x == y    = x+1 : aux xs
                       | otherwise = x : aux (y:xs)
          aux xs                   = xs

-- (valores vs) es la lista de los valores de vs. Por ejemplo,
--    ghci> valores [Just 1,Nothing,Just 1,Nothing,Just 3,Just 6]
--    [1,1,3,6]
valores :: [Maybe Int] -> [Int]
valores xs = [x | Just x <- xs]

-- 2ª definición de valores (por recursión):
valores2 :: [Maybe Int] -> [Int]
valores2 []            = []
valores2 ((Just v):vs) = v: valores2 vs
valores2 (Nothing:vs)  = valores2 vs

-- 1ª definición

compactada1 :: [Maybe Int] -> [Int]

compactada1 xs = aux (valores xs)

where aux (x:y:xs) | x == y = x+1 : aux xs

| otherwise = x : aux (y:xs)

aux xs = xs

-- (valores vs) es la lista de los valores de vs. Por ejemplo,

-- ghci> valores [Just 1,Nothing,Just 1,Nothing,Just 3,Just 6]

-- [1,1,3,6]

valores :: [Maybe Int] -> [Int]

valores xs = [x | Just x <- xs]

-- 2ª definición de valores (por recursión):

valores2 :: [Maybe Int] -> [Int]

valores2 [] = []

valores2 ((Just v):vs) = v: valores2 vs

valores2 (Nothing:vs) = valores2 vs

Antiimágenes en una función creciente

PorJosé A. Alonso 20-enero-201626-marzo-2022

Definir la función

   antiimagen :: (Int -> Int) -> Int -> Maybe Int

1	antiimagen :: (Int -> Int) -> Int -> Maybe Int

tal que (antiimagen f y) es justo el x tal que f(x) = y, si y pertenece a la imagen de la función creciente f, o nada, en caso contrario. Por ejemplo,

   antiimagen (^2) 25  ==  Just 5
   antiimagen (^3) 25  ==  Nothing

1 2	antiimagen (^2) 25 == Just 5 antiimagen (^3) 25 == Nothing

Nota. Se supone que f está definida sobre los números naturales.

Soluciones

-- 1ª definición
-- =============

antiimagen1 :: (Int -> Int) -> Int -> Maybe Int
antiimagen1 f y 
    | estaEnImagen f y = Just x
    | otherwise        = Nothing
    where x = head [x | x <- [0..], f x == y]

-- (estaEnImagen f y) se verifica si pertenece a la imagen de f. Por
-- ejemplo, 
--    estaEnImagen (^2) 25 == True
--    estaEnImagen (^2) 30 == False
estaEnImagen :: (Int -> Int) -> Int -> Bool
estaEnImagen f y = elem y (takeWhile (<=y) (imagen f)) 

-- (imagen f) es la imagen de f. Por ejemplo,
--    take 10 (imagen (^2))  ==  [0,1,4,9,16,25,36,49,64,81]
--    take 10 (imagen (*3))  ==  [0,3,6,9,12,15,18,21,24,27]
imagen :: (Int -> Int) -> [Int]
imagen f = map f [0..]

-- 2ª definición (con lookup y maxBound)
-- =====================================

antiimagen2 :: (Int -> Int) -> Int -> Maybe Int
antiimagen2 f y =
    lookup y (takeWhile (<= (y,maxBound)) [(f x, x) | x <- [0..]])

-- 1ª definición

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

antiimagen1 :: (Int -> Int) -> Int -> Maybe Int

antiimagen1 f y

| estaEnImagen f y = Just x

| otherwise = Nothing

where x = head [x | x <- [0..], f x == y]

-- (estaEnImagen f y) se verifica si pertenece a la imagen de f. Por

-- ejemplo,

-- estaEnImagen (^2) 25 == True

-- estaEnImagen (^2) 30 == False

estaEnImagen :: (Int -> Int) -> Int -> Bool

estaEnImagen f y = elem y (takeWhile (<=y) (imagen f))

-- (imagen f) es la imagen de f. Por ejemplo,

-- take 10 (imagen (^2)) == [0,1,4,9,16,25,36,49,64,81]

-- take 10 (imagen (*3)) == [0,3,6,9,12,15,18,21,24,27]

imagen :: (Int -> Int) -> [Int]

imagen f = map f [0..]

-- 2ª definición (con lookup y maxBound)

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

antiimagen2 :: (Int -> Int) -> Int -> Maybe Int

antiimagen2 f y =

lookup y (takeWhile (<= (y,maxBound)) [(f x, x) | x <- [0..]])

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])

Dígitos visibles y ocultos

PorJosé A. Alonso 16-noviembre-201526-marzo-2022

Una cadena clave es una cadena que contiene dígitos visibles y ocultos. Los dígitos se ocultan mediante las primeras letras minúsculas: la ‘a’ oculta el ‘0’, la ‘b’ el ‘1’ y así sucesivamente hasta la ‘j’ que oculta el ‘9’. Los restantes símbolos de la cadena no tienen significado y se pueden ignorar.

Definir la función

   numeroOculto :: String -> Maybe Integer

1	numeroOculto :: String -> Maybe Integer

tal que (numeroOculto cs) es justo el número formado por los dígitos visibles u ocultos de la cadena clave cs, si cs tiene dígitos y Nothing en caso contrario. Por ejemplo,

   numeroOculto "jihgfedcba"            ==  Just 9876543210
   numeroOculto "JIHGFEDCBA"            ==  Nothing
   numeroOculto "el 23 de Enero"        ==  Just 423344
   numeroOculto "El 23 de Enero"        ==  Just 23344
   numeroOculto "El 23 de enero"        ==  Just 233444
   numeroOculto "Todo para nada"        ==  Just 300030
   numeroOculto (replicate (10^6) 'A')  ==  Nothing

numeroOculto "jihgfedcba" == Just 9876543210

numeroOculto "JIHGFEDCBA" == Nothing

numeroOculto "el 23 de Enero" == Just 423344

numeroOculto "El 23 de Enero" == Just 23344

numeroOculto "El 23 de enero" == Just 233444

numeroOculto "Todo para nada" == Just 300030

numeroOculto (replicate (10^6) 'A') == Nothing

Soluciones

import Data.Char (isDigit, ord, chr)

numeroOculto :: String -> Maybe Integer
numeroOculto cs | null aux  = Nothing
                | otherwise = Just (read aux)
    where aux = filter isDigit (map visible cs)

visible :: Char -> Char
visible c | c `elem` ['a'..'j'] = chr (ord c - n)
          | otherwise           = c
          where n = ord 'a' - ord '0'

import Data.Char (isDigit, ord, chr)

numeroOculto :: String -> Maybe Integer

numeroOculto cs | null aux = Nothing

| otherwise = Just (read aux)

where aux = filter isDigit (map visible cs)

visible :: Char -> Char

visible c | c `elem` ['a'..'j'] = chr (ord c - n)

| otherwise = c

where n = ord 'a' - ord '0'

Siguiente elemento en una lista

PorJosé A. Alonso 2-febrero-201526-marzo-2022

Definir la función

   siguiente :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a

1	siguiente :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a

tal que (siguiente x ys) es justo el elemento siguiente a la primera ocurrencia de x en ys o Nothing si x no pertenece a ys. Por ejemplo,

   siguiente 5 [3,5,2,5,7]                       ==  Just 2
   siguiente 9 [3,5,2,5,7]                       ==  Nothing
   siguiente 'd' "afdegdb"                       ==  Just 'e'
   siguiente "todo" ["En","todo","la","medida"]  ==  Just "la"
   siguiente "nada" ["En","todo","la","medida"]  ==  Nothing
   siguiente 999999 [1..1000000]                 ==  Just 1000000
   siguiente 1000000 [1..1000000]                ==  Nothing

siguiente 5 [3,5,2,5,7] == Just 2

siguiente 9 [3,5,2,5,7] == Nothing

siguiente 'd' "afdegdb" == Just 'e'

siguiente "todo" ["En","todo","la","medida"] == Just "la"

siguiente "nada" ["En","todo","la","medida"] == Nothing

siguiente 999999 [1..1000000] == Just 1000000

siguiente 1000000 [1..1000000] == Nothing

Soluciones

import Data.Maybe (listToMaybe) -- Para la 4ª solución

-- 1ª solución (por recursión):
siguiente1 :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a
siguiente1 x (y1:y2:ys) | x == y1   = Just y2
                        | otherwise = siguiente1 x (y2:ys)
siguiente1 x _ = Nothing

-- 2ª solución (por comprensión):
siguiente2 :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a
siguiente2 x ys 
    | null zs   = Nothing
    | otherwise = Just (snd (head zs))
    where zs = [(u,v) | (u,v) <- zip ys (tail ys), u == x]  

-- 3ª solución (con dropWhile)
siguiente3 :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a
siguiente3 x = aux . drop 1 . dropWhile (/=x)
    where aux []    = Nothing
          aux (y:_) = Just y

-- 4ª solución (con dropWhile y listToMaybe):
siguiente4 :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a
siguiente4 x = listToMaybe . drop 1 . dropWhile (/=x)

-- Nota: En la librería Data.Maybe está definida la función 
--    listToMaybe :: [a] -> Maybe a 
-- tal que (listToMaybe xs) es Nothing si la lista xs está vacía y es
-- justo el primer elemento, en caso contrario, Por ejemplo,
--    listToMaybe []       ==  Nothing
--    listToMaybe [3,2,5]  ==  Just 3

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

-- La comparación es
--    ghci> let n=10^6 in siguiente1 (n-1) [1..n]
--    Just 1000000
--    (1.34 secs, 277352616 bytes)
--    
--    ghci> let n=10^6 in siguiente2 (n-1) [1..n]
--    Just 1000000
--    (1.45 secs, 340836576 bytes)
--    
--    ghci> let n=10^6 in siguiente3 (n-1) [1..n]
--    Just 1000000
--    (0.26 secs, 84987544 bytes)
--    
--    ghci> let n=10^6 in siguiente4 (n-1) [1..n]
--    Just 1000000
--    (0.26 secs, 84987440 bytes)

import Data.Maybe (listToMaybe) -- Para la 4ª solución

-- 1ª solución (por recursión):

siguiente1 :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a

siguiente1 x (y1:y2:ys) | x == y1 = Just y2

| otherwise = siguiente1 x (y2:ys)

siguiente1 x _ = Nothing

-- 2ª solución (por comprensión):

siguiente2 :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a

siguiente2 x ys

| null zs = Nothing

| otherwise = Just (snd (head zs))

where zs = [(u,v) | (u,v) <- zip ys (tail ys), u == x]

-- 3ª solución (con dropWhile)

siguiente3 :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a

siguiente3 x = aux . drop 1 . dropWhile (/=x)

where aux [] = Nothing

aux (y:_) = Just y

-- 4ª solución (con dropWhile y listToMaybe):

siguiente4 :: Eq a => a -> [a] -> Maybe a

siguiente4 x = listToMaybe . drop 1 . dropWhile (/=x)

-- Nota: En la librería Data.Maybe está definida la función

-- listToMaybe :: [a] -> Maybe a

-- tal que (listToMaybe xs) es Nothing si la lista xs está vacía y es

-- justo el primer elemento, en caso contrario, Por ejemplo,

-- listToMaybe [] == Nothing

-- listToMaybe [3,2,5] == Just 3

-- Comparación de eficiencia

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

-- La comparación es

-- ghci> let n=10^6 in siguiente1 (n-1) [1..n]

-- Just 1000000

-- (1.34 secs, 277352616 bytes)

-- ghci> let n=10^6 in siguiente2 (n-1) [1..n]

-- Just 1000000

-- (1.45 secs, 340836576 bytes)

-- ghci> let n=10^6 in siguiente3 (n-1) [1..n]

-- Just 1000000

-- (0.26 secs, 84987544 bytes)

-- ghci> let n=10^6 in siguiente4 (n-1) [1..n]

-- Just 1000000

-- (0.26 secs, 84987440 bytes)

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