iterate

Rotaciones de un número

PorJosé A. Alonso 30-abril-20157-mayo-2015

Definir la función

   rotacionesNumero :: Integer -> [Integer]

1	rotacionesNumero :: Integer -> [Integer]

(rotacionesNumero n) es la lista de las rotaciones obtenidas desplazando el primer dígito de n al final. Por ejemplo,

   rotacionesNumero 325  ==  [325,253,532]

1	rotacionesNumero 325 == [325,253,532]

Soluciones

-- 1ª definición (por comprensión)
-- ===============================

rotacionesNumero1 :: Integer -> [Integer]
rotacionesNumero1 n = [read xs | xs <- rotaciones (show n)]

-- (rotaciones xs) es la lista de las rotaciones obtenidas desplazando
-- el primer elemento xs al final. Por ejemplo,
--    rotaciones [2,3,5]  ==  [[2,3,5],[3,5,2],[5,2,3]]
rotaciones :: [a] -> [[a]]
rotaciones xs = take (length xs) (iterate rota xs)

-- (rota xs) es la lista añadiendo el primer elemento de xs al
-- final. Por ejemplo, 
--    rota [3,2,5,7]  ==  [2,5,7,3]
rota :: [a] -> [a]
rota (x:xs) = xs ++ [x]

-- 2ª definición (con map)
-- =======================

rotacionesNumero2 :: Integer -> [Integer]
rotacionesNumero2 n = map read (rotaciones (show n))

-- 3ª definición (sin argumentos)
-- ==============================

rotacionesNumero3 :: Integer -> [Integer]
rotacionesNumero3 = map read . rotaciones . show

-- 1ª definición (por comprensión)

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

rotacionesNumero1 :: Integer -> [Integer]

rotacionesNumero1 n = [read xs | xs <- rotaciones (show n)]

-- (rotaciones xs) es la lista de las rotaciones obtenidas desplazando

-- el primer elemento xs al final. Por ejemplo,

-- rotaciones [2,3,5] == [[2,3,5],[3,5,2],[5,2,3]]

rotaciones :: [a] -> [[a]]

rotaciones xs = take (length xs) (iterate rota xs)

-- (rota xs) es la lista añadiendo el primer elemento de xs al

-- final. Por ejemplo,

-- rota [3,2,5,7] == [2,5,7,3]

rota :: [a] -> [a]

rota (x:xs) = xs ++ [x]

-- 2ª definición (con map)

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

rotacionesNumero2 :: Integer -> [Integer]

rotacionesNumero2 n = map read (rotaciones (show n))

-- 3ª definición (sin argumentos)

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

rotacionesNumero3 :: Integer -> [Integer]

rotacionesNumero3 = map read . rotaciones . show

Distancia invierte y suma hasta capicúa

PorJosé A. Alonso 27-abril-20151-mayo-2016

Un número es capicúa si es igual leído de izquierda a derecha que de derecha a izquierda; por ejemplo, el 4884.

El transformado «invierte y suma» de un número x es la suma de x y su número invertido; es decir, el número resultante de la inversión del orden en el que aparecen sus dígitos. Por ejemplo, el transformado de 124 es 124 + 421 = 545.

Se aplica la transformación «invierte y suma» hasta obtener un capicúa. Por ejemplo, partiendo del número 87, el proceso es

     87 +   78 =  165 
    165 +  561 =  726 
    726 +  627 = 1353 
   1353 + 3531 = 4884

87 + 78 = 165

165 + 561 = 726

726 + 627 = 1353

1353 + 3531 = 4884

El número de pasos de dicho proceso es la distancia capicúa del número; por ejemplo, la distancia capicúa de 87 es 4.

Definir la función

   distanciaIS :: Integer -> Integer

1	distanciaIS :: Integer -> Integer

tal que (distanciaIS x) es la distancia capicúa de x. Por ejemplo,

   distanciaIS 11                   ==    0
   distanciaIS 10                   ==    1
   distanciaIS 19                   ==    2
   distanciaIS 59                   ==    3
   distanciaIS 69                   ==    4
   distanciaIS 166                  ==    5
   distanciaIS 79                   ==    6
   distanciaIS 89                   ==   24
   distanciaIS 10911                ==   55
   distanciaIS 1000000079994144385  ==  259

distanciaIS 11 == 0

distanciaIS 10 == 1

distanciaIS 19 == 2

distanciaIS 59 == 3

distanciaIS 69 == 4

distanciaIS 166 == 5

distanciaIS 79 == 6

distanciaIS 89 == 24

distanciaIS 10911 == 55

distanciaIS 1000000079994144385 == 259

Soluciones

import Data.List (genericLength)

-- 1ª solución (por recursión)
-- ===========================

distanciaIS1 :: Integer -> Integer
distanciaIS1 = genericLength . cadena

-- (cadena x) es la lista de transformados de x que no son capicúas. Por
-- ejemplo, 
--    cadena 87  ==  [87,165,726,1353]
cadena :: Integer -> [Integer]
cadena x | esCapicua x = []
         | otherwise   = x : cadena (transformadoIS x)

-- (esCapicua x) se verifica si x es capicúa. Por ejemplo,
--    esCapicua 42524  ==  True
--    esCapicua 42542  ==  False
esCapicua :: Integer -> Bool
esCapicua x = show x == reverse (show x)

-- (transformadoIS x) es el número obtenido sumándole a x el número con los
-- mismos dígitos que x pero en orden inverso. Por ejemplo,
--    transformadoIS 1325  ==  6556
--    transformadoIS 1375  ==  7106
transformadoIS :: Integer -> Integer
transformadoIS x = x + read (reverse (show x))

-- 2ª solución (por recursión con contador)
distanciaIS2 :: Integer -> Integer
distanciaIS2 x = aux x 0
    where aux x n | esCapicua x = n
                  | otherwise   = aux (transformadoIS x) (n+1)

-- 3ª solución (con iterate)
distanciaIS3 :: Integer -> Integer
distanciaIS3 =
    genericLength . takeWhile (not . esCapicua) . iterate transformadoIS

import Data.List (genericLength)

-- 1ª solución (por recursión)

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

distanciaIS1 :: Integer -> Integer

distanciaIS1 = genericLength . cadena

-- (cadena x) es la lista de transformados de x que no son capicúas. Por

-- ejemplo,

-- cadena 87 == [87,165,726,1353]

cadena :: Integer -> [Integer]

cadena x | esCapicua x = []

| otherwise = x : cadena (transformadoIS x)

-- (esCapicua x) se verifica si x es capicúa. Por ejemplo,

-- esCapicua 42524 == True

-- esCapicua 42542 == False

esCapicua :: Integer -> Bool

esCapicua x = show x == reverse (show x)

-- (transformadoIS x) es el número obtenido sumándole a x el número con los

-- mismos dígitos que x pero en orden inverso. Por ejemplo,

-- transformadoIS 1325 == 6556

-- transformadoIS 1375 == 7106

transformadoIS :: Integer -> Integer

transformadoIS x = x + read (reverse (show x))

-- 2ª solución (por recursión con contador)

distanciaIS2 :: Integer -> Integer

distanciaIS2 x = aux x 0

where aux x n | esCapicua x = n

| otherwise = aux (transformadoIS x) (n+1)

-- 3ª solución (con iterate)

distanciaIS3 :: Integer -> Integer

distanciaIS3 =

genericLength . takeWhile (not . esCapicua) . iterate transformadoIS

Números de suma prima hereditarios por la derecha

PorJosé A. Alonso 27-marzo-20151-mayo-2015

Decimos que un número es de suma prima si la suma de todos sus dígitos es un número primo. Por ejemplo el número 562 es de suma prima pues la suma de sus dígitos es el número primo 13; sin embargo, el número 514 no es de suma prima pues la suma de sus dígitos es 10, que no es primo.

Decimos que un número es de suma prima hereditario por la derecha si es de suma prima y los números que se obtienen eliminando sus últimas cifras también son de suma prima. Por ejemplo 7426 es de suma prima hereditario por la derecha pues 7426, 742, 74 y 7 son todos números de suma prima.

Definir la constante

   listaSumaPrimaHD :: [Integer]

1	listaSumaPrimaHD :: [Integer]

cuyo valor es la lista infinita de los números de suma prima hereditarios por la derecha. Por ejemplo,

   take 10 listaSumaPrimaHD     ==  [2,3,5,7,20,21,23,25,29,30]
   listaSumaPrimaHD !! 2000000  ==  3800024668046

1 2	take 10 listaSumaPrimaHD == [2,3,5,7,20,21,23,25,29,30] listaSumaPrimaHD !! 2000000 == 3800024668046

Soluciones

import Data.Char (digitToInt)
import Data.Array
import Data.Numbers.Primes (isPrime)

-- 1ª definición
-- =============

listaSumaPrimaHD1 :: [Integer]
listaSumaPrimaHD1 = filter sumaPrimaHD [1..]

-- (sumaPrimaHD n) se verifica si n es de suma prima hereditario por la
-- derecha. Por ejemplo,
--    sumaPrimaHD 7426  ==  True
--    sumaPrimaHD 7427  ==  False
sumaPrimaHD n
    | n < 10    = isPrime n
    | otherwise = sumaPrima n && sumaPrimaHD (n `div` 10)

-- (sumaPrima n) se verifica si n es un número de suma prima. Por
-- ejemplo, 
--    sumaPrima 562  ==  True
--    sumaPrima 514  ==  False
sumaPrima :: Integer -> Bool
sumaPrima = isPrime . sum . digitos

-- (digitos n) es la lista de los dígitos de n. Por ejemplo,
--    digitos 325  ==  [3,2,5]
digitos :: Integer -> [Integer]
digitos = map (fromIntegral . digitToInt) . show


-- 2ª definición
-- =============

listaSumaPrimaHD2 :: [Integer]
listaSumaPrimaHD2 = map fst paresSumaPrimaHDDigitos

paresSumaPrimaHDDigitos :: [(Integer, Integer)]
paresSumaPrimaHDDigitos =
    paresSumaPrimaHDDigitosAux 1 [(2,2),(3,3),(5,5),(7,7)]

paresSumaPrimaHDDigitosAux :: Integer -> [(Integer,Integer)] -> 
                              [(Integer,Integer)]
paresSumaPrimaHDDigitosAux n ac =
    ac ++ paresSumaPrimaHDDigitosAux (n+1) 
                                     (concatMap extiendeSumaPrimaHD ac)

extiendeSumaPrimaHD :: (Integer,Integer) -> [(Integer,Integer)]
extiendeSumaPrimaHD (n,s) = [(n*10+k,s+k) | k <- [0..9], isPrime (s+k)]

-- 3ª definición
-- =============

listaSumaPrimaHD3 :: [Integer]
listaSumaPrimaHD3 = 
    map fst (concat (iterate (concatMap extiendeSumaPrimaHD3) 
                             [(2,2),(3,3),(5,5),(7,7)]))

extiendeSumaPrimaHD3 :: (Integer,Integer) -> [(Integer,Integer)]
extiendeSumaPrimaHD3 (n,s) = [(n*10+k,s+k) | k <- extensiones ! s]

extensiones :: Array Integer [Integer]
extensiones = array (1,1000) 
              [(n,[k | k <- [0..9], isPrime (n+k)]) | n <- [1..1000]]

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

--    ghci> listaSumaPrimaHD1 !! 600
--    34004
--    (2.47 secs, 1565301720 bytes)
--    ghci> listaSumaPrimaHD2 !! 600
--    34004
--    (0.02 secs, 7209000 bytes)
--    ghci> listaSumaPrimaHD3 !! 600
--    34004
--    (0.01 secs, 1579920 bytes)
-- 
--    ghci> listaSumaPrimaHD2 !! 2000000
--    3800024668046
--    (45.41 secs, 29056613824 bytes)
--    ghci> listaSumaPrimaHD3 !! 2000000
--    3800024668046
--    (4.29 secs, 973265400 bytes)

import Data.Char (digitToInt)

import Data.Array

import Data.Numbers.Primes (isPrime)

-- 1ª definición

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

listaSumaPrimaHD1 :: [Integer]

listaSumaPrimaHD1 = filter sumaPrimaHD [1..]

-- (sumaPrimaHD n) se verifica si n es de suma prima hereditario por la

-- derecha. Por ejemplo,

-- sumaPrimaHD 7426 == True

-- sumaPrimaHD 7427 == False

sumaPrimaHD n

| n < 10 = isPrime n

| otherwise = sumaPrima n && sumaPrimaHD (n `div` 10)

-- (sumaPrima n) se verifica si n es un número de suma prima. Por

-- ejemplo,

-- sumaPrima 562 == True

-- sumaPrima 514 == False

sumaPrima :: Integer -> Bool

sumaPrima = isPrime . sum . digitos

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

-- digitos 325 == [3,2,5]

digitos :: Integer -> [Integer]

digitos = map (fromIntegral . digitToInt) . show

-- 2ª definición

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

listaSumaPrimaHD2 :: [Integer]

listaSumaPrimaHD2 = map fst paresSumaPrimaHDDigitos

paresSumaPrimaHDDigitos :: [(Integer, Integer)]

paresSumaPrimaHDDigitos =

paresSumaPrimaHDDigitosAux 1 [(2,2),(3,3),(5,5),(7,7)]

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

[(Integer,Integer)]

paresSumaPrimaHDDigitosAux n ac =

ac ++ paresSumaPrimaHDDigitosAux (n+1)

(concatMap extiendeSumaPrimaHD ac)

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

extiendeSumaPrimaHD (n,s) = [(n*10+k,s+k) | k <- [0..9], isPrime (s+k)]

-- 3ª definición

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

listaSumaPrimaHD3 :: [Integer]

listaSumaPrimaHD3 =

map fst (concat (iterate (concatMap extiendeSumaPrimaHD3)

[(2,2),(3,3),(5,5),(7,7)]))

extiendeSumaPrimaHD3 :: (Integer,Integer) -> [(Integer,Integer)]

extiendeSumaPrimaHD3 (n,s) = [(n*10+k,s+k) | k <- extensiones ! s]

extensiones :: Array Integer [Integer]

extensiones = array (1,1000)

[(n,[k | k <- [0..9], isPrime (n+k)]) | n <- [1..1000]]

-- Comparación de eficiencia

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

-- ghci> listaSumaPrimaHD1 !! 600

-- 34004

-- (2.47 secs, 1565301720 bytes)

-- ghci> listaSumaPrimaHD2 !! 600

-- 34004

-- (0.02 secs, 7209000 bytes)

-- ghci> listaSumaPrimaHD3 !! 600

-- 34004

-- (0.01 secs, 1579920 bytes)

-- ghci> listaSumaPrimaHD2 !! 2000000

-- 3800024668046

-- (45.41 secs, 29056613824 bytes)

-- ghci> listaSumaPrimaHD3 !! 2000000

-- 3800024668046

-- (4.29 secs, 973265400 bytes)

Mayor sucesión del problema 3n+1

PorJosé A. Alonso 20-junio-20141-mayo-2016

Enunciado

-- La sucesión 3n+1 generada por un número entero positivo x es la
-- sucesión generada por el siguiente algoritmo: Se empieza con el
-- número x. Si x es par, se divide entre 2. Si x es impar, se
-- multiplica por 3 y se le suma 1. El  proceso se repite con el número
-- obtenido hasta que se alcanza el valor 1. Por ejemplo, la sucesión de
-- números generadas cuando se empieza en 22 es
--    22 11 34 17 52 26 13 40 20 10 5 16 8 4 2 1
-- Se ha conjeturado (aunque no demostrado) que este algoritmo siempre
-- alcanza el 1 empezando en cualquier entero positivo.
-- 
-- Definir la función
--    mayorLongitud :: Integer -> Integer -> Integer
-- tal que (mayorLongitud i j) es el máximo de las longitudes de las
-- sucesiones 3n+1 para todos los números comprendidos entre i y j,
-- ambos inclusives. Por ejemplo,
--    mayorLongitud   1   10  ==  20
--    mayorLongitud 100  200  ==  125
--    mayorLongitud 201  210  ==  89
--    mayorLongitud 900 1000  ==  174

-- La sucesión 3n+1 generada por un número entero positivo x es la

-- sucesión generada por el siguiente algoritmo: Se empieza con el

-- número x. Si x es par, se divide entre 2. Si x es impar, se

-- multiplica por 3 y se le suma 1. El proceso se repite con el número

-- obtenido hasta que se alcanza el valor 1. Por ejemplo, la sucesión de

-- números generadas cuando se empieza en 22 es

-- 22 11 34 17 52 26 13 40 20 10 5 16 8 4 2 1

-- Se ha conjeturado (aunque no demostrado) que este algoritmo siempre

-- alcanza el 1 empezando en cualquier entero positivo.

-- Definir la función

-- mayorLongitud :: Integer -> Integer -> Integer

-- tal que (mayorLongitud i j) es el máximo de las longitudes de las

-- sucesiones 3n+1 para todos los números comprendidos entre i y j,

-- ambos inclusives. Por ejemplo,

-- mayorLongitud 1 10 == 20

-- mayorLongitud 100 200 == 125

-- mayorLongitud 201 210 == 89

-- mayorLongitud 900 1000 == 174

Soluciones

-- 1ª solución
-- ===========

mayorLongitud1 :: Int -> Int -> Int
mayorLongitud1 i j = maximum [length (sucesion k) | k <- [i..j]]

-- (sucesion n) es la sucesión 3n+1 generada por n. Por ejemplo, 
--    sucesion 22  ==  [22,11,34,17,52,26,13,40,20,10,5,16,8,4,2,1]
sucesion :: Int -> [Int]
sucesion 1 = [1]
sucesion n | even n    = n : sucesion (n `div` 2)
           | otherwise = n : sucesion (3*n+1)

-- 2ª solución
-- ===========

mayorLongitud2 :: Int -> Int -> Int
mayorLongitud2 i j = maximum [longitud k | k <- [i..j]]

-- (longitud n) es la longitud de la sucesión 3n+1 generada por n. Por
-- ejemplo, 
--    longitud 22  ==  16
longitud :: Int -> Int
longitud 1 = 1
longitud n | even n    = 1 + longitud (n `div` 2)
           | otherwise = 1 + longitud (3*n+1)

-- 3ª solución (con iterate)
-- =========================

mayorLongitud3 :: Int -> Int -> Int
mayorLongitud3 i j = maximum [length (sucesion2 k) | k <- [i..j]]

-- (sucesion2 n) es la sucesión 3n+1 generada por n. Por ejemplo, 
--    sucesion2 22  ==  [22,11,34,17,52,26,13,40,20,10,5,16,8,4,2,1]
sucesion2 :: Int -> [Int]
sucesion2 n = takeWhile (/=1) (iterate f n) ++ [1]
    where f x | even x    = x `div` 2
              | otherwise = 3*x+1

-- 1ª solución

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

mayorLongitud1 :: Int -> Int -> Int

mayorLongitud1 i j = maximum [length (sucesion k) | k <- [i..j]]

-- (sucesion n) es la sucesión 3n+1 generada por n. Por ejemplo,

-- sucesion 22 == [22,11,34,17,52,26,13,40,20,10,5,16,8,4,2,1]

sucesion :: Int -> [Int]

sucesion 1 = [1]

sucesion n | even n = n : sucesion (n `div` 2)

| otherwise = n : sucesion (3*n+1)

-- 2ª solución

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

mayorLongitud2 :: Int -> Int -> Int

mayorLongitud2 i j = maximum [longitud k | k <- [i..j]]

-- (longitud n) es la longitud de la sucesión 3n+1 generada por n. Por

-- ejemplo,

-- longitud 22 == 16

longitud :: Int -> Int

longitud 1 = 1

longitud n | even n = 1 + longitud (n `div` 2)

| otherwise = 1 + longitud (3*n+1)

-- 3ª solución (con iterate)

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

mayorLongitud3 :: Int -> Int -> Int

mayorLongitud3 i j = maximum [length (sucesion2 k) | k <- [i..j]]

-- (sucesion2 n) es la sucesión 3n+1 generada por n. Por ejemplo,

-- sucesion2 22 == [22,11,34,17,52,26,13,40,20,10,5,16,8,4,2,1]

sucesion2 :: Int -> [Int]

sucesion2 n = takeWhile (/=1) (iterate f n) ++ [1]

where f x | even x = x `div` 2

| otherwise = 3*x+1

Referencia

El ejercicio está basado en The 3n + 1 problem de UVa Online Judge.

Órbita prima

PorJosé A. Alonso 13-junio-20141-mayo-2016

Enunciado

-- La órbita prima de un número n es la sucesión construida de la
-- siguiente forma: 
--    * si n es compuesto su órbita no tiene elementos 
--    * si n es primo, entonces n está en su órbita; además, sumamos n y
--      sus dígitos, si el resultado es un número primo repetimos el
--      proceso hasta obtener un número compuesto. 
-- Por ejemplo, con el 11 podemos repetir el proceso dos veces
--    13 = 11+1+1
--    17 = 13+1+3
-- Así, la órbita prima de 11 es 11, 13, 17. 
-- 
-- Definir la función
--    orbita :: Integer -> [Integer]
-- tal que (orbita n) es la órbita prima de n. Por ejemplo,
--    orbita 11 == [11,13,17]
--    orbita 59 == [59,73,83]
-- Calcular el menor número cuya órbita prima tiene más de 3 elementos.

-- La órbita prima de un número n es la sucesión construida de la

-- siguiente forma:

-- * si n es compuesto su órbita no tiene elementos

-- * si n es primo, entonces n está en su órbita; además, sumamos n y

-- sus dígitos, si el resultado es un número primo repetimos el

-- proceso hasta obtener un número compuesto.

-- Por ejemplo, con el 11 podemos repetir el proceso dos veces

-- 13 = 11+1+1

-- 17 = 13+1+3

-- Así, la órbita prima de 11 es 11, 13, 17.

-- Definir la función

-- orbita :: Integer -> [Integer]

-- tal que (orbita n) es la órbita prima de n. Por ejemplo,

-- orbita 11 == [11,13,17]

-- orbita 59 == [59,73,83]

-- Calcular el menor número cuya órbita prima tiene más de 3 elementos.

Soluciones

-- 1ª definición (por recursión)
-- =============================

orbita1 :: Integer -> [Integer]
orbita1 n | not (esPrimo n) = []
          | otherwise       = n : orbita1 (n + sum (cifras n))

esPrimo :: Integer -> Bool
esPrimo n = [x | x <- [1..n], n `rem` x == 0] == [1,n] 

cifras :: Integer -> [Integer]
cifras n = [read [x]| x <- show n]

-- El cálculo es
--    ghci> head [x | x <- [1,3..], length (orbita x) > 3]
--    277
-- 
--    ghci> orbita 277
--    [277,293,307,317]

-- 2ª definición (con iterate)
-- ===========================

orbita2 :: Integer -> [Integer]
orbita2 n = takeWhile esPrimo (iterate f n)
    where f x = x + sum (cifras x)

-- 1ª definición (por recursión)

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

orbita1 :: Integer -> [Integer]

orbita1 n | not (esPrimo n) = []

| otherwise = n : orbita1 (n + sum (cifras n))

esPrimo :: Integer -> Bool

esPrimo n = [x | x <- [1..n], n `rem` x == 0] == [1,n]

cifras :: Integer -> [Integer]

cifras n = [read [x]| x <- show n]

-- El cálculo es

-- ghci> head [x | x <- [1,3..], length (orbita x) > 3]

-- 277

-- ghci> orbita 277

-- [277,293,307,317]

-- 2ª definición (con iterate)

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

orbita2 :: Integer -> [Integer]

orbita2 n = takeWhile esPrimo (iterate f n)

where f x = x + sum (cifras x)

Rotaciones de un número

Soluciones

Distancia invierte y suma hasta capicúa

Soluciones

Números de suma prima hereditarios por la derecha

Soluciones

Mayor sucesión del problema 3n+1

Enunciado

Soluciones

Referencia

Órbita prima

Enunciado

Soluciones

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