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Etiqueta: isPrefixOf

Números primos en pi

José A. Alonso, ,

El fichero Digitos_de_pi.txt contiene el número pi con un millón de decimales; es decir,

   3.1415926535897932384626433832 ... 83996346460422090106105779458151

Definir las funciones

   nOcurrenciasPrimosEnPi :: Int -> Int -> IO [Int]
   graficaPrimosEnPi      :: Int -> Int -> IO ()

tales que

  • (nOcurrenciasPrimosEnPi n k) es la lista de longitud n cuyo i-ésimo elemento es el número de ocurrencias del i-ésimo número primo en los k primeros decimales del número pi. Por ejemplo,
   nOcurrenciasPrimosEnPi 4 20 == [2,3,3,1]

ya que los 20 primeros decimales de pi son 14159265358979323846 y en ellos ocurre el 2 dos veces, el 3 ocurre 3 veces, el 5 ocurre 3 veces y el 7 ocurre 1 vez. Otros ejemplos son

     λ> nOcurrenciasPrimosEnPi 10 100
     [12,11,8,8,1,0,1,1,2,0]
     λ> nOcurrenciasPrimosEnPi 10 (10^4)
     [1021,974,1046,970,99,102,90,113,99,95]
     λ> nOcurrenciasPrimosEnPi 10 (10^6)
     [100026,100229,100359,99800,10064,10012,9944,10148,9951,9912]
  • (graficaPrimosEnPi n k) dibuja la gráfica del número de ocurrencias de los n primeros números primos en los k primeros dígitos de pi. Por ejemplo, (graficaPrimosEnPi 10 (10^4)) dibuja

(graficaPrimosEnPi 10 (10^6)) dibuja

y (graficaPrimosEnPi 50 (10^5)) dibuja

Soluciones

import Data.List               ( isPrefixOf
                               , findIndices
                               , tails )
import Data.Numbers.Primes     ( primes)
import Graphics.Gnuplot.Simple ( Attribute (Key, PNG)
                               , plotList )
 
-- Definición de nOcurrenciasPrimosEnPi
-- ====================================
 
nOcurrenciasPrimosEnPi :: Int -> Int -> IO [Int]
nOcurrenciasPrimosEnPi n k = do
  (_:_:ds) <- readFile "Digitos_de_pi.txt"
  let ps = take n primes
  let es = take k ds
  return [nOcurrencias (show x) es | x <- ps]
 
-- (nOcurrencias xs yss) es el número de ocurrencias de xs en yss. Por
-- ejemplo,
--    nOcurrencias "ac" "acbadcacaac"  ==  3
nOcurrencias :: Eq a => [a] -> [a] -> Int
nOcurrencias xs yss = length (ocurrencias xs yss)
 
-- (ocurrencias xs yss) es el índice de las posiciones del primer
-- elemento de xs en las ocurrencias de xs en yss. Por ejemplo,
--    ocurrencias "ac" "acbadcacaac"  ==  [0,6,9]
ocurrencias :: Eq a => [a] -> [a] -> [Int]
ocurrencias xs yss =
  findIndices (xs `isPrefixOf`) (tails yss)
 
-- Definición de graficaPrimosEnPi
-- ===============================
 
graficaPrimosEnPi :: Int -> Int -> IO ()
graficaPrimosEnPi n k = do
  xs <- nOcurrenciasPrimosEnPi n k
  plotList [ Key Nothing
           , PNG ("Numeros_primos_en_pi_" ++ show (n,k) ++ ".png")  
           ]
           xs

Pensamiento

Al borde del sendero un día nos sentamos.
Ya nuestra vida es tiempo, y nuestra sola cuita
son las desesperantes posturas que tomamos
para aguardar … Mas ella no faltará a la cita.

Antonio Machado

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Posiciones del 2019 en el número pi

José A. Alonso, ,

El fichero Digitos_de_pi.txt contiene el número pi con un millón de decimales; es decir,

   3.1415926535897932384626433832 ... 83996346460422090106105779458151

Definir la función

   posiciones :: String -> Int -> IO [Int]

tal que (posicion cs k) es es la lista de las posiciones iniciales de cs en la sucesión formada por los k primeros dígitos decimales del número pi. Por ejemplo,

   λ> posiciones "141" 1000
   [0,294]
   λ> posiciones "4159" 10000
   [1,5797,6955,9599]

Calcular la primera posición de 2019 en los decimales de pi y el número de veces que aparece 2019 en en el primer millón de decimales de pi.

Soluciones

import Data.List ( isPrefixOf
                 , findIndices
                 , tails  
                 )
 
-- 1ª definición
-- =============
 
posiciones :: String -> Int -> IO [Int]
posiciones cs k = do
  ds <- readFile "Digitos_de_pi.txt"
  return (posicionesEnLista cs (take (k-1) (drop 2 ds)))
 
--    posicionesEnLista "23" "234235523"  ==  [0,3,7]
posicionesEnLista :: Eq a => [a] -> [a] -> [Int]
posicionesEnLista xs ys = reverse (aux ys 0 [])
  where aux []      _ ns = ns
        aux (y:ys') n ns | xs `isPrefixOf` (y:ys') = aux ys' (n+1) (n:ns)
                         | otherwise               = aux ys' (n+1) ns
 
-- 2ª definición
-- =============
 
posiciones2 :: String -> Int -> IO [Int]
posiciones2 cs k = do
  ds <- readFile "Digitos_de_pi.txt"
  return (findIndices (cs `isPrefixOf`) (tails (take (k-1) (drop 2 ds))))
 
-- Comparación de eficiencia
-- =========================
 
--    λ> length <$> posiciones "2019" (10^6)
--    112
--    (1.73 secs, 352,481,272 bytes)
--    λ> length <$> posiciones2 "2019" (10^6)
--    112
--    (0.16 secs, 144,476,384 bytes)
 
-- El cálculo es
--    λ> ps <- posiciones "2019" (10^6)
--    λ> head ps
--    243
--    λ> length ps
--    112
-- Por tanto, la posición de la primera ocurrencia es 243 y hay 112
-- ocurrencias. Otra forma de hacer los cálculos anteriores es
--    λ> head <$> posiciones "2019" (10^6)
--    243
--    λ> length <$> posiciones "2019" (10^6)
--    112

Pensamiento

Aprendió tantas cosas, que no tuvo tiempo para pensar en ninguna de ellas.

Antonio Machado

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Búsqueda en los dígitos de pi

José A. Alonso, ,

El fichero Digitos_de_pi.txt contiene el número pi con un millón de decimales; es decir,

   3.1415926535897932384626433832 ... 83996346460422090106105779458151

Definir la función

   posicion :: String -> IO (Maybe Int)

tal que (posicion n) es (Just k) si k es la posición de n en la sucesión formada por un millón dígitos decimales del número pi y Nothing si n no ocurre en dicha sucesión. Por ejemplo,

   λ> posicion "15"
   Just 3
   λ> posicion "2017"
   Just 8897
   λ> posicion "022017"
   Just 382052
   λ> posicion "14022017"
   Nothing
   λ> posicion "999999"
   Just 762
   λ> posicion "458151"
   Just 999995

Nota. Se puede comprobar la función mediante The pi-search page o Pi search engine.

Soluciones

import Data.List (isPrefixOf)
 
posicion :: String -> IO (Maybe Int)
posicion ns = do
  ds <- readFile "Digitos_de_pi.txt"
  return (posicionEnLista (drop 2 ds) ns)
 
posicionEnLista :: Eq a => [a] -> [a] -> Maybe Int
posicionEnLista xs ys = aux xs 1
  where aux [] _ = Nothing
        aux (x:xs) n | ys `isPrefixOf` (x:xs) = Just n
                     | otherwise              = aux xs (n+1)
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Menor potencia de 2 que comienza por n

José A. Alonso, ,

Definir las funciones

   menorPotencia            :: Integer -> (Integer,Integer)
   graficaMenoresExponentes :: Integer -> IO ()

tales que

  • (menorPotencia n) es el par (k,m) donde m es la menor potencia de 2 que empieza por n y k es su exponentes (es decir, 2^k = m). Por ejemplo, 
     menorPotencia 3             ==  (5,32)
     menorPotencia 7             ==  (46,70368744177664)
     fst (menorPotencia 982)     ==  3973
     fst (menorPotencia 32627)   ==  28557
     fst (menorPotencia 158426)  ==  40000
  • (graficaMenoresExponentes n) dibuja la gráfica de los exponentes de 2 en las menores potencias de los n primeros números enteros positivos. Por ejemplo, (graficaMenoresExponentes 200) dibuja
    Menor_potencia_de_2_que_comienza_por_n

Soluciones

import Data.List               (isPrefixOf)
import Graphics.Gnuplot.Simple (Attribute (Key, PNG), plotList)
 
-- 1ª definición
-- =============
 
menorPotencia :: Integer -> (Integer,Integer)
menorPotencia n =
  head [(k,m) | (k,m) <- zip [0..] potenciasDe2
              , cs `isPrefixOf` show m]
  where cs = show n
 
-- potenciasDe 2 es la lista de las potencias de dos. Por ejemplo,
--    take 12 potenciasDe2  ==  [1,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1024,2048]
potenciasDe2 :: [Integer]
potenciasDe2 = iterate (*2) 1
 
-- 2ª definición 
-- =============
 
menorPotencia2 :: Integer -> (Integer,Integer)
menorPotencia2 n = aux (0,1)
  where aux (k,m) | cs `isPrefixOf` show m = (k,m)
                  | otherwise              = aux (k+1,2*m)
        cs = show n
 
-- 3ª definición 
-- =============
 
menorPotencia3 :: Integer -> (Integer,Integer)
menorPotencia3 n =
  until (isPrefixOf n1 . show . snd) (\(x,y) -> (x+1,2*y)) (0,1)
  where n1 = show n
 
-- Comparación de eficiencia
-- =========================
 
--    λ> maximum [fst (menorPotencia n) | n <- [1..1000]]
--    3973
--    (3.69 secs, 1,094,923,696 bytes)
--    λ> maximum [fst (menorPotencia2 n) | n <- [1..1000]]
--    3973
--    (5.13 secs, 1,326,382,872 bytes)
--    λ> maximum [fst (menorPotencia3 n) | n <- [1..1000]]
--    3973
--    (4.71 secs, 1,240,498,128 bytes)
 
graficaMenoresExponentes :: Integer -> IO ()
graficaMenoresExponentes n =
  plotList [ Key Nothing
           , PNG "Menor_potencia_de_2_que_comienza_por_n.png"
           ]
           (map (fst . menorPotencia) [1..n])
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Números trimórficos

José A. Alonso, ,

Un número trimórfico es un número cuyo cubo termina en dicho número. Por ejemplo, 24 es trimórfico ya que 24^3 = 13824 termina en 24.

Para cada entero positivo n, la densidad de trimórficos hasta n es el cociente entre la cantidad de números trimórficos menores o iguales que n y el número n. Por ejemplo, hasta 10 hay 6 números trimórficos (0, 1, 4, 5, 6 y 9); por tanto, la densidad hasta 10 es 6/10 = 0.6.

Definir las funciones

   trimorficos         :: [Integer]
   densidadTrimorficos :: Integer -> Double

tal que

  • trimorficos es la lista de los números trimórficos. Por ejemplo,
     λ> take 20 trimorficos
     [0,1,4,5,6,9,24,25,49,51,75,76,99,125,249,251,375,376,499,501]
  • (densidadTrimorficos n) es la densidad de trimórficos hasta n. Por ejemplo, 
     densidadTrimorficos 10      ==  0.6
     densidadTrimorficos 100     ==  0.13
     densidadTrimorficos 1000    ==  2.6e-2
     densidadTrimorficos 10000   ==  3.7e-3
     densidadTrimorficos 100000  ==  4.8e-4

Soluciones

import Data.List (genericLength, isPrefixOf)
 
trimorficos :: [Integer]
trimorficos = filter esTrimorfico [0..]
 
-- (esTrimorfico n) se verifica si n es trimórfico. Por ejemplo,
--    esTrimorfico 24  ==  True
esTrimorfico :: Integer -> Bool
esTrimorfico n =
  reverse (show n) `isPrefixOf` reverse (show (n^3)) 
 
densidadTrimorficos :: Integer -> Double
densidadTrimorficos n =
  genericLength [x | x <- [0..n-1], esTrimorfico x] / fromIntegral n
Leer más →