group

Elemento solitario

PorJosé A. Alonso 28-noviembre-201819-enero-2019

Definir la función

   solitario :: Ord a => [a] -> a

1	solitario :: Ord a => [a] -> a

tal que (solitario xs) es el único elemento que ocurre una vez en la lista xs (se supone que la lista xs tiene al menos 3 elementos y todos son iguales menos uno que es el solitario). Por ejemplo,

   solitario [2,2,7,2]  ==  7
   solitario [2,2,2,7]  ==  7
   solitario [7,2,2,2]  ==  7
   solitario (replicate (2*10^7) 1 ++ [2])  ==  2

solitario [2,2,7,2] == 7

solitario [2,2,2,7] == 7

solitario [7,2,2,2] == 7

solitario (replicate (2*10^7) 1 ++ [2]) == 2

Soluciones

import Test.QuickCheck 
import Data.List (group, nub, sort)

-- 1ª definición
-- =============

solitario :: Ord a => [a] -> a
solitario xs =
  head [x | x <- xs
          , cuenta xs x == 1]

cuenta :: Eq a => [a] -> a -> Int
cuenta xs x = length [y | y <- xs
                        , x == y]

-- 2ª definición
-- =============

solitario2 :: Ord a => [a] -> a
solitario2 xs = head (filter (\x -> cuenta2 xs x == 1) xs)

cuenta2 :: Eq a => [a] -> a -> Int
cuenta2 xs x = length (filter (==x) xs)

-- 3ª definición
-- =============

solitario3 :: Ord a => [a] -> a
solitario3 [x] = x
solitario3 (x1:x2:x3:xs)
  | x1 /= x2 && x2 == x3 = x1
  | x1 == x2 && x2 /= x3 = x3
  | otherwise            = solitario3 (x2:x3:xs)

-- 4ª definición
-- =============

solitario4 :: Ord a => [a] -> a
solitario4 xs 
  | y1 == y2  = last ys
  | otherwise = y1
  where (y1:y2:ys) = sort xs

-- 5ª definición
-- =============

solitario5 :: Ord a => [a] -> a
solitario5 xs | null ys   = y
              | otherwise = z
  where [y:ys,z:zs] = group (sort xs)

-- 6ª definición
-- =============

solitario6 :: Ord a => [a] -> a
solitario6 xs =
  head [x | x <- nub xs
          , cuenta xs x == 1]

-- 7ª definición
-- =============

solitario7 :: Ord a => [a] -> a
solitario7 (a:b:xs)
  | a == b        = solitario7 (b:xs)
  | elem a (b:xs) = b
  | elem b (a:xs) = a
solitario7 [a,b] = b

-- Equivalencia
-- ============

-- Propiedad de equivalencia
prop_solitario_equiv :: Property
prop_solitario_equiv =
  forAll listaSolitaria (\xs -> solitario xs == solitario2 xs &&
                                solitario xs == solitario3 xs &&
                                solitario xs == solitario4 xs &&
                                solitario xs == solitario5 xs &&
                                solitario xs == solitario6 xs &&
                                solitario xs == solitario7 xs)

-- Generador de listas con al menos 3 elementos y todos iguales menos
-- uno. Por ejemplo,
--    λ> sample listaSolitaria
--    [1,0,0,0,0]
--    [0,0,-1,0,0,0]
--    [4,1,1,1]
--    [6,6,4,6]
--    [8,8,8,8,8,-4,8,8,8,8,8,8]
--    ...
listaSolitaria :: Gen [Int]
listaSolitaria = do
  n <- arbitrary
  m <- arbitrary `suchThat` (\a -> n + a > 2)
  x <- arbitrary
  y <- arbitrary `suchThat` (\a -> a /= x)
  return (replicate n x ++ [y] ++ replicate m x)

-- Comprobación:
--    λ> quickCheck prop_solitario_equiv
--    +++ OK, passed 100 tests.

-- Comparación de eficiencia:
--    λ> solitario (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])
--    2
--    (5.47 secs, 3,202,688,152 bytes)
--    λ> solitario2 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])
--    2
--    (2.08 secs, 1,401,603,960 bytes)
--    λ> solitario3 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])
--    2
--    (0.04 secs, 3,842,240 bytes)
--    λ> solitario4 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])
--    2
--    (0.02 secs, 1,566,472 bytes)
--    λ> solitario5 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])
--    2
--    (0.01 secs, 927,064 bytes)
--    λ> solitario6 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])
--    2
--    (0.01 secs, 1,604,176 bytes)
--    λ> solitario7 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])
--    2
--    (0.01 secs, 1,923,440 bytes)
--    
--    λ> solitario3 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])
--    2
--    (4.62 secs, 3,720,123,560 bytes)
--    λ> solitario4 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])
--    2
--    (1.48 secs, 1,440,124,240 bytes)
--    λ> solitario5 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])
--    2
--    (1.40 secs, 1,440,125,936 bytes)
--    λ> solitario6 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])
--    2
--    (2.65 secs, 1,480,125,032 bytes)
--    λ> solitario7 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])
--    2
--    (2.21 secs, 1,800,126,224 bytes)
--    
--    λ> solitario5 (2 : replicate (5*10^6) 1)
--    2
--    (1.38 secs, 1,520,127,864 bytes)
--    λ> solitario6 (2 : replicate (5*10^6) 1)
--    2
--    (1.18 secs, 560,127,664 bytes)
--    λ> solitario7 (2 : replicate (5*10^6) 1)
--    2
--    (0.29 secs, 280,126,888 bytes)

100

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import Test.QuickCheck

import Data.List (group, nub, sort)

-- 1ª definición

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

solitario :: Ord a => [a] -> a

solitario xs =

head [x | x <- xs

, cuenta xs x == 1]

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

cuenta xs x = length [y | y <- xs

, x == y]

-- 2ª definición

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

solitario2 :: Ord a => [a] -> a

solitario2 xs = head (filter (\x -> cuenta2 xs x == 1) xs)

cuenta2 :: Eq a => [a] -> a -> Int

cuenta2 xs x = length (filter (==x) xs)

-- 3ª definición

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

solitario3 :: Ord a => [a] -> a

solitario3 [x] = x

solitario3 (x1:x2:x3:xs)

| x1 /= x2 && x2 == x3 = x1

| x1 == x2 && x2 /= x3 = x3

| otherwise = solitario3 (x2:x3:xs)

-- 4ª definición

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

solitario4 :: Ord a => [a] -> a

solitario4 xs

| y1 == y2 = last ys

| otherwise = y1

where (y1:y2:ys) = sort xs

-- 5ª definición

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

solitario5 :: Ord a => [a] -> a

solitario5 xs | null ys = y

| otherwise = z

where [y:ys,z:zs] = group (sort xs)

-- 6ª definición

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

solitario6 :: Ord a => [a] -> a

solitario6 xs =

head [x | x <- nub xs

, cuenta xs x == 1]

-- 7ª definición

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

solitario7 :: Ord a => [a] -> a

solitario7 (a:b:xs)

| a == b = solitario7 (b:xs)

| elem a (b:xs) = b

| elem b (a:xs) = a

solitario7 [a,b] = b

-- Equivalencia

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

-- Propiedad de equivalencia

prop_solitario_equiv :: Property

prop_solitario_equiv =

forAll listaSolitaria (\xs -> solitario xs == solitario2 xs &&

solitario xs == solitario3 xs &&

solitario xs == solitario4 xs &&

solitario xs == solitario5 xs &&

solitario xs == solitario6 xs &&

solitario xs == solitario7 xs)

-- Generador de listas con al menos 3 elementos y todos iguales menos

-- uno. Por ejemplo,

-- λ> sample listaSolitaria

-- [1,0,0,0,0]

-- [0,0,-1,0,0,0]

-- [4,1,1,1]

-- [6,6,4,6]

-- [8,8,8,8,8,-4,8,8,8,8,8,8]

-- ...

listaSolitaria :: Gen [Int]

listaSolitaria = do

n <- arbitrary

m <- arbitrary `suchThat` (\a -> n + a > 2)

x <- arbitrary

y <- arbitrary `suchThat` (\a -> a /= x)

return (replicate n x ++ [y] ++ replicate m x)

-- Comprobación:

-- λ> quickCheck prop_solitario_equiv

-- +++ OK, passed 100 tests.

-- Comparación de eficiencia:

-- λ> solitario (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])

-- 2

-- (5.47 secs, 3,202,688,152 bytes)

-- λ> solitario2 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])

-- 2

-- (2.08 secs, 1,401,603,960 bytes)

-- λ> solitario3 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])

-- 2

-- (0.04 secs, 3,842,240 bytes)

-- λ> solitario4 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])

-- 2

-- (0.02 secs, 1,566,472 bytes)

-- λ> solitario5 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])

-- 2

-- (0.01 secs, 927,064 bytes)

-- λ> solitario6 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])

-- 2

-- (0.01 secs, 1,604,176 bytes)

-- λ> solitario7 (replicate (5*10^3) 1 ++ [2])

-- 2

-- (0.01 secs, 1,923,440 bytes)

-- λ> solitario3 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])

-- 2

-- (4.62 secs, 3,720,123,560 bytes)

-- λ> solitario4 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])

-- 2

-- (1.48 secs, 1,440,124,240 bytes)

-- λ> solitario5 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])

-- 2

-- (1.40 secs, 1,440,125,936 bytes)

-- λ> solitario6 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])

-- 2

-- (2.65 secs, 1,480,125,032 bytes)

-- λ> solitario7 (replicate (5*10^6) 1 ++ [2])

-- 2

-- (2.21 secs, 1,800,126,224 bytes)

-- λ> solitario5 (2 : replicate (5*10^6) 1)

-- 2

-- (1.38 secs, 1,520,127,864 bytes)

-- λ> solitario6 (2 : replicate (5*10^6) 1)

-- 2

-- (1.18 secs, 560,127,664 bytes)

-- λ> solitario7 (2 : replicate (5*10^6) 1)

-- 2

-- (0.29 secs, 280,126,888 bytes)

Pensamiento

Sube y sube, pero ten
cuidado Nefelibata,
que entre las nubes también,
se puede meter la pata.

Antonio Machado

Número de parejas

PorJosé A. Alonso 20-noviembre-201819-enero-2019

Definir la función

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

1	nParejas :: Ord a => [a] -> Int

tal que (nParejas xs) es el número de parejas de elementos iguales en xs. Por ejemplo,

   nParejas [1,2,2,1,1,3,5,1,2]        ==  3
   nParejas [1,2,1,2,1,3,2]            ==  2
   nParejas [1..2*10^6]                ==  0
   nParejas2 ([1..10^6] ++ [1..10^6])  ==  1000000

nParejas [1,2,2,1,1,3,5,1,2] == 3

nParejas [1,2,1,2,1,3,2] == 2

nParejas [1..2*10^6] == 0

nParejas2 ([1..10^6] ++ [1..10^6]) == 1000000

En el primer ejemplos las parejas son (1,1), (1,1) y (2,2). En el segundo ejemplo, las parejas son (1,1) y (2,2).

Comprobar con QuickCheck que para toda lista de enteros xs, el número de parejas de xs es igual que el número de parejas de la inversa de xs.

Soluciones

import Test.QuickCheck
import Data.List ((\\), group, sort)

-- 1ª solución
nParejas :: Ord a => [a] -> Int
nParejas []     = 0
nParejas (x:xs) | x `elem` xs = 1 + nParejas (xs \\ [x])
                | otherwise   = nParejas xs

-- 2ª solución
nParejas2 :: Ord a => [a] -> Int
nParejas2 xs =
  sum [length ys `div` 2 | ys <- group (sort xs)]

-- 3ª solución
nParejas3 :: Ord a => [a] -> Int
nParejas3 = sum . map (`div` 2). map length . group . sort

-- 4ª solución
nParejas4 :: Ord a => [a] -> Int
nParejas4 = sum . map ((`div` 2) . length) . group . sort

-- Equivalencia
prop_equiv :: [Int] -> Bool
prop_equiv xs =
  nParejas xs == nParejas2 xs &&
  nParejas xs == nParejas3 xs &&
  nParejas xs == nParejas4 xs 

-- Comprobación:
--    λ> quickCheck prop_equiv
--    +++ OK, passed 100 tests.

-- Comparación de eficiencia
--    λ> nParejas [1..20000]
--    0
--    (2.54 secs, 4,442,808 bytes)
--    λ> nParejas2 [1..20000]
--    0
--    (0.03 secs, 12,942,232 bytes)
--    λ> nParejas3 [1..20000]
--    0
--    (0.02 secs, 13,099,904 bytes)
--    λ> nParejas4 [1..20000]
--    0
--    (0.01 secs, 11,951,992 bytes)

-- Propiedad:
prop_nParejas :: [Int] -> Bool
prop_nParejas xs =
  nParejas xs == nParejas (reverse xs)

-- Comprobación:
--    λ> quickCheck prop_nParejas
--    +++ OK, passed 100 tests.

import Test.QuickCheck

import Data.List ((\\), group, sort)

-- 1ª solución

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

nParejas [] = 0

nParejas (x:xs) | x `elem` xs = 1 + nParejas (xs \\ [x])

| otherwise = nParejas xs

-- 2ª solución

nParejas2 :: Ord a => [a] -> Int

nParejas2 xs =

sum [length ys `div` 2 | ys <- group (sort xs)]

-- 3ª solución

nParejas3 :: Ord a => [a] -> Int

nParejas3 = sum . map (`div` 2). map length . group . sort

-- 4ª solución

nParejas4 :: Ord a => [a] -> Int

nParejas4 = sum . map ((`div` 2) . length) . group . sort

-- Equivalencia

prop_equiv :: [Int] -> Bool

prop_equiv xs =

nParejas xs == nParejas2 xs &&

nParejas xs == nParejas3 xs &&

nParejas xs == nParejas4 xs

-- Comprobación:

-- λ> quickCheck prop_equiv

-- +++ OK, passed 100 tests.

-- Comparación de eficiencia

-- λ> nParejas [1..20000]

-- 0

-- (2.54 secs, 4,442,808 bytes)

-- λ> nParejas2 [1..20000]

-- 0

-- (0.03 secs, 12,942,232 bytes)

-- λ> nParejas3 [1..20000]

-- 0

-- (0.02 secs, 13,099,904 bytes)

-- λ> nParejas4 [1..20000]

-- 0

-- (0.01 secs, 11,951,992 bytes)

-- Propiedad:

prop_nParejas :: [Int] -> Bool

prop_nParejas xs =

nParejas xs == nParejas (reverse xs)

-- Comprobación:

-- λ> quickCheck prop_nParejas

-- +++ OK, passed 100 tests.

Pensamiento

Toda la imaginería
que no ha brotado del río,
barata bisutería.

Antonio Machado

Huecos binarios

PorJosé A. Alonso 7-febrero-201814-febrero-2018

Los huecos binarios de un número natural n son las listas de cer0 entre dos unos en la representación binaria de n. Por ejemplo, puesto que la representación binaria de 20 es 10100 tiene dos huecos binarios de longitudes 1 y 2. La longitud del mayor hueco binario de 529 es 4 ya que la representación binaria de 529 es 1000010001.

Definir las funciones

   longMayorHuecoBinario        :: Int -> Int
   graficaLongMayorHuecoBinario :: Int -> IO ()

1 2	longMayorHuecoBinario :: Int -> Int graficaLongMayorHuecoBinario :: Int -> IO ()

tales que

(longMayorHuecoBinario n) es la longitud del mayor hueco binario de n. Por ejemplo,

     longMayorHuecoBinario 20    ==  2
     longMayorHuecoBinario 529   ==  4
     longMayorHuecoBinario 2018  ==  3

longMayorHuecoBinario 20 == 2

longMayorHuecoBinario 529 == 4

longMayorHuecoBinario 2018 == 3

(graficaLongMayorHuecoBinario n) dibuja la gráfica de las longitudes de los mayores huecos binarios de los n primeros números naturales. Por ejemplo, (graficaLongMayorHuecoBinario 200) dibuja

Soluciones

import Data.List (group)
import Graphics.Gnuplot.Simple

-- 1ª solución
-- ===========

longMayorHuecoBinario :: Int -> Int
longMayorHuecoBinario n =
  maximum (0 : map length (huecosBinarios (decimalAbinario n)))

-- (decimalAbinario x) es la representación binaria del número c. Por
-- ejemplo, 
--    decimalAbinario 20   ==  [0,0,1,0,1]
--    decimalAbinario 529  ==  [1,0,0,0,1,0,0,0,0,1] 
decimalAbinario :: Int -> [Int]
decimalAbinario x
  | x < 2     = [x]
  | otherwise = x `mod` 2 : decimalAbinario (x `div` 2)

-- (huecosBinarios xs) es la lista de los ceros consecutivos de xs entre
-- dos elementos distintos de cero. Por ejemplo,
--    huecosBinarios [0,0,1,0,1]            ==  [[0,0],[0]]
--    huecosBinarios [1,0,0,0,1,0,0,0,0,1]  ==  [[0,0,0],[0,0,0,0]]
huecosBinarios :: [Int] -> [[Int]]
huecosBinarios xs =
  [ys | ys <- group xs, 0 `elem` ys]

-- 2ª solución
-- ===========

longMayorHuecoBinario2 :: Int -> Int
longMayorHuecoBinario2 =
  maximum . (0 :) . map length . huecosBinarios . decimalAbinario

-- 3ª solución
-- ===========

longMayorHuecoBinario3 :: Int -> Int
longMayorHuecoBinario3 = maximum . longHuecosBinarios

-- (longHuecosBinarios n) es la lista de las longitudes de los huecos
-- binarios de n. Por ejemplo,
--    longHuecosBinarios 20  ==  [2,1,0]
--    longHuecosBinarios 529  ==  [3,4,0]
longHuecosBinarios :: Int -> [Int]
longHuecosBinarios 1 = [0]
longHuecosBinarios n | mod n 2 == 1 = longHuecosBinarios (div n 2)
                     | mod n 4 == 2 = 1 : h : t
                     | otherwise = 1 + h : t
  where (h : t) = longHuecosBinarios (div n 2)

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

--    λ> maximum [longMayorHuecoBinario x | x <- [1..100000]]
--    16
--    (5.51 secs, 941,090,272 bytes)
--    λ> maximum [longMayorHuecoBinario2 x | x <- [1..100000]]
--    16
--    (5.54 secs, 933,093,168 bytes)
--    λ> maximum [longMayorHuecoBinario3 x | x <- [1..100000]]
--    16
--    (6.00 secs, 966,584,848 bytes)

graficaLongMayorHuecoBinario :: Int -> IO ()
graficaLongMayorHuecoBinario n =
  plotList [ Key Nothing
           , Title ("graficaLongMayorHuecoBinario " ++ show n)
           , PNG ("Huecos_binarios_" ++ show n ++ ".png")
           ]
           [longMayorHuecoBinario k | k <- [0..n-1]]

import Data.List (group)

import Graphics.Gnuplot.Simple

-- 1ª solución

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

longMayorHuecoBinario :: Int -> Int

longMayorHuecoBinario n =

maximum (0 : map length (huecosBinarios (decimalAbinario n)))

-- (decimalAbinario x) es la representación binaria del número c. Por

-- ejemplo,

-- decimalAbinario 20 == [0,0,1,0,1]

-- decimalAbinario 529 == [1,0,0,0,1,0,0,0,0,1]

decimalAbinario :: Int -> [Int]

decimalAbinario x

| x < 2 = [x]

| otherwise = x `mod` 2 : decimalAbinario (x `div` 2)

-- (huecosBinarios xs) es la lista de los ceros consecutivos de xs entre

-- dos elementos distintos de cero. Por ejemplo,

-- huecosBinarios [0,0,1,0,1] == [[0,0],[0]]

-- huecosBinarios [1,0,0,0,1,0,0,0,0,1] == [[0,0,0],[0,0,0,0]]

huecosBinarios :: [Int] -> [[Int]]

huecosBinarios xs =

[ys | ys <- group xs, 0 `elem` ys]

-- 2ª solución

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

longMayorHuecoBinario2 :: Int -> Int

longMayorHuecoBinario2 =

maximum . (0 :) . map length . huecosBinarios . decimalAbinario

-- 3ª solución

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

longMayorHuecoBinario3 :: Int -> Int

longMayorHuecoBinario3 = maximum . longHuecosBinarios

-- (longHuecosBinarios n) es la lista de las longitudes de los huecos

-- binarios de n. Por ejemplo,

-- longHuecosBinarios 20 == [2,1,0]

-- longHuecosBinarios 529 == [3,4,0]

longHuecosBinarios :: Int -> [Int]

longHuecosBinarios 1 = [0]

longHuecosBinarios n | mod n 2 == 1 = longHuecosBinarios (div n 2)

| mod n 4 == 2 = 1 : h : t

| otherwise = 1 + h : t

where (h : t) = longHuecosBinarios (div n 2)

-- Comparación de eficiencia

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

-- λ> maximum [longMayorHuecoBinario x | x <- [1..100000]]

-- 16

-- (5.51 secs, 941,090,272 bytes)

-- λ> maximum [longMayorHuecoBinario2 x | x <- [1..100000]]

-- 16

-- (5.54 secs, 933,093,168 bytes)

-- λ> maximum [longMayorHuecoBinario3 x | x <- [1..100000]]

-- 16

-- (6.00 secs, 966,584,848 bytes)

graficaLongMayorHuecoBinario :: Int -> IO ()

graficaLongMayorHuecoBinario n =

plotList [ Key Nothing

, Title ("graficaLongMayorHuecoBinario " ++ show n)

, PNG ("Huecos_binarios_" ++ show n ++ ".png")

]

[longMayorHuecoBinario k | k <- [0..n-1]]

Complemento potencial

PorJosé A. Alonso 22-enero-201829-enero-2018

El complemento potencial de un número entero positivo x es el menor número y tal que el producto de x por y es un una potencia perfecta. Por ejemplo,

el complemento potencial de 12 es 3 ya que 12 y 24 no son potencias perfectas pero 36 sí lo es;
el complemento potencial de 54 es 4 ya que 54, 108 y 162 no son potencias perfectas pero 216 = 6^3 sí lo es.

Definir las funciones

   complemento                 :: Integer -> Integer
   graficaComplementoPotencial :: Integer -> IO ()

1 2	complemento :: Integer -> Integer graficaComplementoPotencial :: Integer -> IO ()

tales que

(complemento x) es el complemento potencial de x; por ejemplo,

     complemento 12     ==  3
     complemento 54     ==  4
     complemento 720    ==  5
     complemento 24000  ==  9
     complemento 2018   ==  2018

complemento 12 == 3

complemento 54 == 4

complemento 720 == 5

complemento 24000 == 9

complemento 2018 == 2018

(graficaComplementoPotencial n) dibuja la gráfica de los complementos potenciales de los n primeros números enteros positivos. Por ejemplo, (graficaComplementoPotencial 100) dibuja

y (graficaComplementoPotencial 500) dibuja

Comprobar con QuickCheck que (complemento x) es menor o igual que x.

Soluciones

import Data.Numbers.Primes     (primeFactors)
import Data.List               (genericLength, group)
import Graphics.Gnuplot.Simple (plotList, Attribute (Key, PNG, Title))
import Test.QuickCheck

complemento :: Integer -> Integer
complemento 1 = 1
complemento x =
  head [y | y <- [1..]
          , esPotenciaPerfecta (x*y)]
  
-- (esPotenciaPerfecta x) se verifica si x es una potencia perfecta. Por
-- ejemplo, 
--    esPotenciaPerfecta 36  ==  True
--    esPotenciaPerfecta 72  ==  False
esPotenciaPerfecta :: Integer -> Bool
esPotenciaPerfecta x = mcd (exponentes x) > 1

-- (exponentes x) es la lista de los exponentes de la factorización prima
-- de x. Por ejemplos,
--    exponentes 36  ==  [2,2]
--    exponentes 72  ==  [3,2]
exponentes :: Integer -> [Integer]
exponentes = map snd . factorizacion
  
-- (factorizacion n) es la factorizacion prima de n. Por ejemplo,
--    factorizacion 1400  ==  [(2,3),(5,2),(7,1)]
factorizacion :: Integer -> [(Integer,Integer)]
factorizacion n =
  [(x,genericLength xs) | xs@(x:_) <- group (primeFactors n)]

-- (mcd xs) es el máximo común divisor de la lista xs. Por ejemplo,
--    mcd [4,6,10]  ==  2
--    mcd [4,5,10]  ==  1
mcd :: [Integer] -> Integer
mcd = foldl1 gcd

-- La propiedad es
prop_complemento :: (Positive Integer) -> Bool
prop_complemento (Positive x) =
  complemento x <= x

-- La comprobación es
--    λ> quickCheck prop_complemento
--    +++ OK, passed 100 tests.

graficaComplementoPotencial :: Integer -> IO ()
graficaComplementoPotencial n =
  plotList [Key Nothing
           , PNG ("Complemento_potencial_"  ++ show n ++ ".png")
           , Title ("(graficaComplementoPotencial " ++ show n ++ ")") 
           ]
           (map complemento [1..n])

import Data.Numbers.Primes (primeFactors)

import Data.List (genericLength, group)

import Graphics.Gnuplot.Simple (plotList, Attribute (Key, PNG, Title))

import Test.QuickCheck

complemento :: Integer -> Integer

complemento 1 = 1

complemento x =

head [y | y <- [1..]

, esPotenciaPerfecta (x*y)]

-- (esPotenciaPerfecta x) se verifica si x es una potencia perfecta. Por

-- ejemplo,

-- esPotenciaPerfecta 36 == True

-- esPotenciaPerfecta 72 == False

esPotenciaPerfecta :: Integer -> Bool

esPotenciaPerfecta x = mcd (exponentes x) > 1

-- (exponentes x) es la lista de los exponentes de la factorización prima

-- de x. Por ejemplos,

-- exponentes 36 == [2,2]

-- exponentes 72 == [3,2]

exponentes :: Integer -> [Integer]

exponentes = map snd . factorizacion

-- (factorizacion n) es la factorizacion prima de n. Por ejemplo,

-- factorizacion 1400 == [(2,3),(5,2),(7,1)]

factorizacion :: Integer -> [(Integer,Integer)]

factorizacion n =

[(x,genericLength xs) | xs@(x:_) <- group (primeFactors n)]

-- (mcd xs) es el máximo común divisor de la lista xs. Por ejemplo,

-- mcd [4,6,10] == 2

-- mcd [4,5,10] == 1

mcd :: [Integer] -> Integer

mcd = foldl1 gcd

-- La propiedad es

prop_complemento :: (Positive Integer) -> Bool

prop_complemento (Positive x) =

complemento x <= x

-- La comprobación es

-- λ> quickCheck prop_complemento

-- +++ OK, passed 100 tests.

graficaComplementoPotencial :: Integer -> IO ()

graficaComplementoPotencial n =

plotList [Key Nothing

, PNG ("Complemento_potencial_" ++ show n ++ ".png")

, Title ("(graficaComplementoPotencial " ++ show n ++ ")")

]

(map complemento [1..n])

Escalada hasta un primo

PorJosé A. Alonso 18-enero-201819-febrero-2018

Este ejercicio está basado en el artículo La conjetura de la «escalada hasta un primo» publicado esta semana por Miguel Ángel Morales en su blog Gaussianos.

La conjetura de escalada hasta un primo trata, propuesta por John Horton Conway, es sencilla de plantear, pero primero vamos a ver qué es eso de escalar hasta un primo. Tomamos un número cualquiera y lo descomponemos en factores primos (colocados en orden ascendente). Si el número era primo, ya hemos acabado; si no era primo, construimos el número formado por los factores primos y los exponentes de los mismos colocados tal cual salen en la factorización. Con el número obtenido hacemos lo mismo que antes. La escalada finaliza cuando obtengamos un número primo. Por ejemplo, para obtener la escalada prima de 1400, como no es primo, se factoriza (obteniéndose 2^3 * 5^2 * 7) y se unen bases y exponentes (obteniéndose 23527). Con el 23527 se repite el proceso obteniéndose la factorización (7 * 3361) y su unión (73361). Como el 73361 es primo, termina la escalada. Por tanto, la escalada de 1400 es [1400,23527,73361].

La conjetura de Conway sobre «escalada hasta un primo» dice que todo número natural mayor o igual que 2 termina su escalada en un número primo.

Definir las funciones

   escaladaPrima                :: Integer -> [Integer]
   longitudEscaladaPrima        :: Integer -> Integer
   longitudEscaladaPrimaAcotada :: Integer -> Integer -> Integer
   graficaEscalada              :: Integer -> Integer -> IO ()

escaladaPrima :: Integer -> [Integer]

longitudEscaladaPrima :: Integer -> Integer

longitudEscaladaPrimaAcotada :: Integer -> Integer -> Integer

graficaEscalada :: Integer -> Integer -> IO ()

tales que

(escaladaPrima n) es la escalada prima de n. Por ejemplo,

     λ> escaladaPrima 1400
     [1400,23527,73361]
     λ> escaladaPrima 333
     [333,3237,31383,3211317,3217139151,39722974813]
     λ> take 10 (escaladaPrima 20)
     [20,225,3252,223271,297699,399233,715623,3263907,32347303,160720129]
     λ> take 3 (escaladaPrima 13532385396179)
     [13532385396179,13532385396179,13532385396179]
     λ> take 2 (escaladaPrima 45214884853168941713016664887087462487)
     [45214884853168941713016664887087462487,13532385396179]

λ> escaladaPrima 1400

[1400,23527,73361]

λ> escaladaPrima 333

[333,3237,31383,3211317,3217139151,39722974813]

λ> take 10 (escaladaPrima 20)

[20,225,3252,223271,297699,399233,715623,3263907,32347303,160720129]

λ> take 3 (escaladaPrima 13532385396179)

[13532385396179,13532385396179,13532385396179]

λ> take 2 (escaladaPrima 45214884853168941713016664887087462487)

[45214884853168941713016664887087462487,13532385396179]

(longitudEscaladaPrima n) es la longitud de la escalada prima de n. Por ejemplo,

     longitudEscaladaPrima 1400  ==  3
     longitudEscaladaPrima 333   ==  6

1 2	longitudEscaladaPrima 1400 == 3 longitudEscaladaPrima 333 == 6

(longitudEscaladaPrimaAcotada n k) es el mínimo entre la longitud de la escalada prima de n y k. Por ejemplo,

     longitudEscaladaPrimaAcotada 333 10  ==  6
     longitudEscaladaPrimaAcotada 333 4   ==  4
     longitudEscaladaPrimaAcotada 20 4    ==  4

longitudEscaladaPrimaAcotada 333 10 == 6

longitudEscaladaPrimaAcotada 333 4 == 4

longitudEscaladaPrimaAcotada 20 4 == 4

(graficaEscalada n k) dibuja la gráfica de (longitudEscaladaPrimaAcotada x k) para x entre 2 y n. Por ejemplo, (graficaEscalada 120 15) dibuja

Soluciones

import Data.List (genericLength, group)
import Data.Numbers.Primes
import Graphics.Gnuplot.Simple

-- Definición de escaladaPrima 
escaladaPrima :: Integer -> [Integer]
escaladaPrima n
  | isPrime n = [n]
  | otherwise = n : escaladaPrima (siguiente n)

-- (siguiente n) es el siguiente de n en la escalada hacia un primo. Por
-- ejemplo, 
--    siguiente 1400  ==  23527
siguiente :: Integer -> Integer
siguiente = paresAnumero . factorizacion

-- (factorizacion n) es la factorizacion prima de n. Por ejemplo,
--    factorizacion 1400  ==  [(2,3),(5,2),(7,1)]
factorizacion :: Integer -> [(Integer,Integer)]
factorizacion n =
  [(x,genericLength xs) | xs@(x:_) <- group (primeFactors n)]

-- (paAnumero p) es el número obtenido pegando las dos componentes de p
-- (si la segunda es mayor que 1) o sólo la primera componente, en caso
-- contrario. Por ejemplo, 
--    parAnumero (7,1)  ==  7
--    parAnumero (23,5)  ==  235
parAnumero :: (Integer,Integer) -> Integer
parAnumero (n,1) = n
parAnumero (n,k) = read (show n ++ show k)

-- (paresA numeros ps) es el número obtenido aplicando parAnumero a cada
-- uno de los pares de ps. Por ejemplo,
--    paresAnumero [(2,3),(5,2),(7,1)]  ==  23527
paresAnumero :: [(Integer,Integer)] -> Integer
paresAnumero = read . concatMap (show . parAnumero)

-- Definición de longitudEscaladaPrima
longitudEscaladaPrima :: Integer -> Integer
longitudEscaladaPrima n
  | isPrime n = 1
  | otherwise = 1 + longitudEscaladaPrima (siguiente n)

-- Definición de longitudEscaladaPrimaAcotada
longitudEscaladaPrimaAcotada :: Integer -> Integer -> Integer
longitudEscaladaPrimaAcotada _ 0 = 0
longitudEscaladaPrimaAcotada n k
  | isPrime n = 1
  | otherwise = 1 + longitudEscaladaPrimaAcotada (siguiente n) (k-1)

-- Definición de graficaEscalada 
graficaEscalada :: Integer -> Integer -> IO ()
graficaEscalada n k =
  plotList [ Key Nothing
           , PNG "Escalada_hasta_un_primo.png"
           , Title ("graficaEscalada " ++ show n ++ " " ++ show k)
           , XLabel "Numeros"
           , YLabel "Longitud de escalada"
           ]
           [(x,longitudEscaladaPrimaAcotada x k) | x <- [2..n]]

import Data.List (genericLength, group)

import Data.Numbers.Primes

import Graphics.Gnuplot.Simple

-- Definición de escaladaPrima

escaladaPrima :: Integer -> [Integer]

escaladaPrima n

| isPrime n = [n]

| otherwise = n : escaladaPrima (siguiente n)

-- (siguiente n) es el siguiente de n en la escalada hacia un primo. Por

-- ejemplo,

-- siguiente 1400 == 23527

siguiente :: Integer -> Integer

siguiente = paresAnumero . factorizacion

-- (factorizacion n) es la factorizacion prima de n. Por ejemplo,

-- factorizacion 1400 == [(2,3),(5,2),(7,1)]

factorizacion :: Integer -> [(Integer,Integer)]

factorizacion n =

[(x,genericLength xs) | xs@(x:_) <- group (primeFactors n)]

-- (paAnumero p) es el número obtenido pegando las dos componentes de p

-- (si la segunda es mayor que 1) o sólo la primera componente, en caso

-- contrario. Por ejemplo,

-- parAnumero (7,1) == 7

-- parAnumero (23,5) == 235

parAnumero :: (Integer,Integer) -> Integer

parAnumero (n,1) = n

parAnumero (n,k) = read (show n ++ show k)

-- (paresA numeros ps) es el número obtenido aplicando parAnumero a cada

-- uno de los pares de ps. Por ejemplo,

-- paresAnumero [(2,3),(5,2),(7,1)] == 23527

paresAnumero :: [(Integer,Integer)] -> Integer

paresAnumero = read . concatMap (show . parAnumero)

-- Definición de longitudEscaladaPrima

longitudEscaladaPrima :: Integer -> Integer

longitudEscaladaPrima n

| isPrime n = 1

| otherwise = 1 + longitudEscaladaPrima (siguiente n)

-- Definición de longitudEscaladaPrimaAcotada

longitudEscaladaPrimaAcotada :: Integer -> Integer -> Integer

longitudEscaladaPrimaAcotada _ 0 = 0

longitudEscaladaPrimaAcotada n k

| isPrime n = 1

| otherwise = 1 + longitudEscaladaPrimaAcotada (siguiente n) (k-1)

-- Definición de graficaEscalada

graficaEscalada :: Integer -> Integer -> IO ()

graficaEscalada n k =

plotList [ Key Nothing

, PNG "Escalada_hasta_un_primo.png"

, Title ("graficaEscalada " ++ show n ++ " " ++ show k)

, XLabel "Numeros"

, YLabel "Longitud de escalada"

]

[(x,longitudEscaladaPrimaAcotada x k) | x <- [2..n]]

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