scanl

Posiciones de equilibrio

PorJosé A. Alonso 15-diciembre-201622-diciembre-2016

Se dice que k es una posición de equilibrio de una lista xs si la suma de los elementos de xs en las posiciones menores que k es igual a la suma de los elementos de xs en las posiciones mayores que k. Por ejemplo, en la lista [-7,1,5,2,-4,3,0] el 3 es una posición de equilibrio ya que -7+1+5 = -4+3+0; también lo es el 6 ya que -7+1+5+2+(-4)+3 = 0.

Definir la función,

   equilibrios :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]

1	equilibrios :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]

tal que (equilibrios xs) es la lista de las posiciones de equilibrio de xs. Por ejemplo,

   equilibrios [-7,1,5,2,-4,3,0]  ==  [3,6]
   equilibrios [1..10^6]          ==  []

1 2	equilibrios [-7,1,5,2,-4,3,0] == [3,6] equilibrios [1..10^6] == []

Soluciones

-- 1ª definición
-- =============

equilibrios1 :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]
equilibrios1 xs =
  [n | n <- [0..length xs - 1]
     , sum (take n xs) == sum (drop (n+1) xs)]

-- 2ª definición
-- =============

equilibrios2 :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]
equilibrios2 xs =
  [n | (n,x,y) <- zip3 [0..] (sumasI xs) (sumasD xs)
     , x == y]

sumasI :: (Num a, Eq a) => [a] -> [a]
sumasI xs = [sum (take n xs) | n <- [0..length xs - 1]] 

sumasD :: (Num a, Eq a) => [a] -> [a]
sumasD xs = [sum (drop (n+1) xs) | n <- [0..length xs - 1]] 

-- 3ª definición
-- =============

equilibrios3 :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]
equilibrios3 xs =
  [n | (n,x,y) <- zip3 [0..] (sumasI' xs) (sumasD' xs)
     , x == y]

sumasI' :: (Num a, Eq a) => [a] -> [a]
sumasI'  = init . scanl (+) 0 

sumasD' :: (Num a, Eq a) => [a] -> [a]
sumasD' = tail . scanr (+) 0

-- 4ª definición
-- =============

equilibrios4 :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]
equilibrios4 xs =
  [n | (n,x,y) <- zip3 [0..] (scanl1 (+) xs) (scanr1 (+) xs)
     , x == y]

-- Comparación de eficiencia
--    λ> let xs = [1..10^4] in equilibrios1 (xs ++ [5] ++ reverse xs)
--    [10000]
--    (20.92 secs, 46,240,541,256 bytes)
--    λ> let xs = [1..10^4] in equilibrios2 (xs ++ [5] ++ reverse xs)
--    [10000]
--    (21.12 secs, 46,249,562,520 bytes)
--    λ> let xs = [1..10^4] in equilibrios3 (xs ++ [5] ++ reverse xs)
--    [10000]
--    (0.02 secs, 11,858,768 bytes)
--    λ> let xs = [1..10^4] in equilibrios4 (xs ++ [5] ++ reverse xs)
--    [10000]
--    (0.02 secs, 13,963,952 bytes)

-- 1ª definición

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

equilibrios1 :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]

equilibrios1 xs =

[n | n <- [0..length xs - 1]

, sum (take n xs) == sum (drop (n+1) xs)]

-- 2ª definición

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

equilibrios2 :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]

equilibrios2 xs =

[n | (n,x,y) <- zip3 [0..] (sumasI xs) (sumasD xs)

, x == y]

sumasI :: (Num a, Eq a) => [a] -> [a]

sumasI xs = [sum (take n xs) | n <- [0..length xs - 1]]

sumasD :: (Num a, Eq a) => [a] -> [a]

sumasD xs = [sum (drop (n+1) xs) | n <- [0..length xs - 1]]

-- 3ª definición

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

equilibrios3 :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]

equilibrios3 xs =

[n | (n,x,y) <- zip3 [0..] (sumasI' xs) (sumasD' xs)

, x == y]

sumasI' :: (Num a, Eq a) => [a] -> [a]

sumasI' = init . scanl (+) 0

sumasD' :: (Num a, Eq a) => [a] -> [a]

sumasD' = tail . scanr (+) 0

-- 4ª definición

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

equilibrios4 :: (Num a, Eq a) => [a] -> [Int]

equilibrios4 xs =

[n | (n,x,y) <- zip3 [0..] (scanl1 (+) xs) (scanr1 (+) xs)

, x == y]

-- Comparación de eficiencia

-- λ> let xs = [1..10^4] in equilibrios1 (xs ++ [5] ++ reverse xs)

-- [10000]

-- (20.92 secs, 46,240,541,256 bytes)

-- λ> let xs = [1..10^4] in equilibrios2 (xs ++ [5] ++ reverse xs)

-- [10000]

-- (21.12 secs, 46,249,562,520 bytes)

-- λ> let xs = [1..10^4] in equilibrios3 (xs ++ [5] ++ reverse xs)

-- [10000]

-- (0.02 secs, 11,858,768 bytes)

-- λ> let xs = [1..10^4] in equilibrios4 (xs ++ [5] ++ reverse xs)

-- [10000]

-- (0.02 secs, 13,963,952 bytes)

Menor número triangular con más de n divisores

PorJosé A. Alonso 6-febrero-201525-abril-2021

La sucesión de los números triangulares se obtiene sumando los números naturales.

Así, el 7º número triangular es

   1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 = 28.

1	1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 = 28.

Los primeros 10 números triangulares son

   1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, ...

1	1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36, 45, 55, ...

Los divisores de los primeros 7 números triangulares son:

    1: 1
    3: 1,3
    6: 1,2,3,6
   10: 1,2,5,10
   15: 1,3,5,15
   21: 1,3,7,21
   28: 1,2,4,7,14,28

1: 1

3: 1,3

6: 1,2,3,6

10: 1,2,5,10

15: 1,3,5,15

21: 1,3,7,21

28: 1,2,4,7,14,28

Como se puede observar, 28 es el menor número triangular con más de 5 divisores.

Definir la función

   menorTriangularConAlMenosNDivisores :: Int -> Integer

1	menorTriangularConAlMenosNDivisores :: Int -> Integer

tal que (menorTriangularConAlMenosNDivisores n) es el menor número triangular que tiene al menos n divisores. Por ejemplo,

   menorTriangularConAlMenosNDivisores 5    ==  28
   menorTriangularConAlMenosNDivisores 50   ==  25200
   menorTriangularConAlMenosNDivisores 500  ==  76576500

menorTriangularConAlMenosNDivisores 5 == 28

menorTriangularConAlMenosNDivisores 50 == 25200

menorTriangularConAlMenosNDivisores 500 == 76576500

Soluciones

import Data.List (group)
import Data.Numbers.Primes (primes,primeFactors)

-- 1ª definición
-- =============

menorTriangularConAlMenosNDivisores1 :: Int -> Integer
menorTriangularConAlMenosNDivisores1 n = 
    head [x | x <- triangulares, nDivisores x >= n]

-- triangulares es la sucesión de los números triangulares. Por ejemplo,
--    take 10 triangulares  ==  [1,3,6,10,15,21,28,36,45,55]
triangulares :: [Integer]
triangulares = scanl (+) 1 [2..]

-- (nDivisores x) es el número de divisores de x. Por ejemplo,
--    nDivisores 28  ==  6
nDivisores :: Integer -> Int
nDivisores x = 
    1 + length [y | y <- [1..x `div` 2], mod x y == 0]

-- 2ª solución
-- ===========

menorTriangularConAlMenosNDivisores2 :: Int -> Integer
menorTriangularConAlMenosNDivisores2 n = 
    head [x | x <- triangulares, nDivisores2 x >= n]

-- (nDivisores2 x) es el número de divisores de x. Por ejemplo,
--    nDivisores2 28  ==  6
nDivisores2 :: Integer -> Int
nDivisores2 n = product [1 + length xs | xs <- group (factoresPrimos n)]    

-- (factoresPrimos n) es la lista de los factores primos de n. Por
-- ejemplo, 
--    factoresPrimos 28  ==  [2,2,7]
factoresPrimos :: Integer -> [Integer]
factoresPrimos n = aux n primos
    where aux n (p:ps) 
              | p*p > n        = [n]
              | n `mod` p == 0 = p : aux (n `div` p) (p:ps)
              | otherwise      = aux n ps

-- primos es la lista de los números primos. Por ejemplo,
--    take 10 primos  ==  [2,3,5,7,11,13,17,19,23,29]
primos :: [Integer]
primos = 2 : filter ((==1) . length . factoresPrimos) [3,5..]

-- 3ª solución (usando primes)
-- ===========================

menorTriangularConAlMenosNDivisores3 :: Int -> Integer
menorTriangularConAlMenosNDivisores3 n = 
    head [x | x <- triangulares, nDivisores3 x >= n]

-- (nDivisores3 x) es el número de divisores de x. Por ejemplo,
--    nDivisores3 28  ==  6
nDivisores3 :: Integer -> Int
nDivisores3 n = product [1 + length xs | xs <- group (factoresPrimos3 n)]    

-- (factoresPrimos3 n) es la lista de los factores primos de n. Por
-- ejemplo, 
--    factoresPrimos3 28  ==  [2,2,7]
factoresPrimos3 n = aux n primes
  where
    aux n (p:ps) 
        | p*p > n        = [n]
        | n `mod` p == 0 = p : aux (n `div` p) (p:ps)
        | otherwise      = aux n ps

-- 4ª solución (usando primeFactors)
-- =================================

menorTriangularConAlMenosNDivisores4 :: Int -> Integer
menorTriangularConAlMenosNDivisores4 n = 
    head [x | x <- triangulares, nDivisores4 x >= n]

-- (nDivisores4 x) es el número de divisores de x. Por ejemplo,
--    nDivisores4 28  ==  6
nDivisores4 :: Integer -> Int
nDivisores4 n = product [1 + length xs | xs <- group (primeFactors n)]    

-- ---------------------------------------------------------------------
-- § Comparación de eficiencia                                        --
-- ---------------------------------------------------------------------

-- La comparación es
--    ghci> menorTriangularConAlMenosNDivisores1 50
--    25200
--    (1.25 secs, 200236512 bytes)
--    
--    ghci> menorTriangularConAlMenosNDivisores2 50
--    25200
--    (0.02 secs, 4199904 bytes)
--    
--    ghci> menorTriangularConAlMenosNDivisores3 50
--    25200
--    (0.03 secs, 6265128 bytes)
--    
--    ghci> menorTriangularConAlMenosNDivisores4 50
--    25200
--    (0.01 secs, 5753048 bytes)

100

101

102

import Data.List (group)

import Data.Numbers.Primes (primes,primeFactors)

-- 1ª definición

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

menorTriangularConAlMenosNDivisores1 :: Int -> Integer

menorTriangularConAlMenosNDivisores1 n =

head [x | x <- triangulares, nDivisores x >= n]

-- triangulares es la sucesión de los números triangulares. Por ejemplo,

-- take 10 triangulares == [1,3,6,10,15,21,28,36,45,55]

triangulares :: [Integer]

triangulares = scanl (+) 1 [2..]

-- (nDivisores x) es el número de divisores de x. Por ejemplo,

-- nDivisores 28 == 6

nDivisores :: Integer -> Int

nDivisores x =

1 + length [y | y <- [1..x `div` 2], mod x y == 0]

-- 2ª solución

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

menorTriangularConAlMenosNDivisores2 :: Int -> Integer

menorTriangularConAlMenosNDivisores2 n =

head [x | x <- triangulares, nDivisores2 x >= n]

-- (nDivisores2 x) es el número de divisores de x. Por ejemplo,

-- nDivisores2 28 == 6

nDivisores2 :: Integer -> Int

nDivisores2 n = product [1 + length xs | xs <- group (factoresPrimos n)]

-- (factoresPrimos n) es la lista de los factores primos de n. Por

-- ejemplo,

-- factoresPrimos 28 == [2,2,7]

factoresPrimos :: Integer -> [Integer]

factoresPrimos n = aux n primos

where aux n (p:ps)

| p*p > n = [n]

| n `mod` p == 0 = p : aux (n `div` p) (p:ps)

| otherwise = aux n ps

-- primos es la lista de los números primos. Por ejemplo,

-- take 10 primos == [2,3,5,7,11,13,17,19,23,29]

primos :: [Integer]

primos = 2 : filter ((==1) . length . factoresPrimos) [3,5..]

-- 3ª solución (usando primes)

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

menorTriangularConAlMenosNDivisores3 :: Int -> Integer

menorTriangularConAlMenosNDivisores3 n =

head [x | x <- triangulares, nDivisores3 x >= n]

-- (nDivisores3 x) es el número de divisores de x. Por ejemplo,

-- nDivisores3 28 == 6

nDivisores3 :: Integer -> Int

nDivisores3 n = product [1 + length xs | xs <- group (factoresPrimos3 n)]

-- (factoresPrimos3 n) es la lista de los factores primos de n. Por

-- ejemplo,

-- factoresPrimos3 28 == [2,2,7]

factoresPrimos3 n = aux n primes

where

aux n (p:ps)

| p*p > n = [n]

| n `mod` p == 0 = p : aux (n `div` p) (p:ps)

| otherwise = aux n ps

-- 4ª solución (usando primeFactors)

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

menorTriangularConAlMenosNDivisores4 :: Int -> Integer

menorTriangularConAlMenosNDivisores4 n =

head [x | x <- triangulares, nDivisores4 x >= n]

-- (nDivisores4 x) es el número de divisores de x. Por ejemplo,

-- nDivisores4 28 == 6

nDivisores4 :: Integer -> Int

nDivisores4 n = product [1 + length xs | xs <- group (primeFactors n)]

-- ---------------------------------------------------------------------

-- § Comparación de eficiencia --

-- ---------------------------------------------------------------------

-- La comparación es

-- ghci> menorTriangularConAlMenosNDivisores1 50

-- 25200

-- (1.25 secs, 200236512 bytes)

-- ghci> menorTriangularConAlMenosNDivisores2 50

-- 25200

-- (0.02 secs, 4199904 bytes)

-- ghci> menorTriangularConAlMenosNDivisores3 50

-- 25200

-- (0.03 secs, 6265128 bytes)

-- ghci> menorTriangularConAlMenosNDivisores4 50

-- 25200

-- (0.01 secs, 5753048 bytes)

Máxima suma de los segmentos

PorJosé A. Alonso 13-enero-201525-abril-2021

Un segmento de una lista xs es una sublista de xs formada por elementos consecutivos en la lista. El problema de la máxima suma de segmentos consiste en dada una lista de números enteros calcular el máximo de las sumas de todos los segmentos de la lista. Por ejemplo, para la lista [-1,2,-3,5,-2,1,3,-2,-2,-3,6] la máxima suma de segmentos es 7 que es la suma del segmento [5,-2,1,3] y para la lista [-1,-2,-3] es 0 que es la suma de la lista vacía.

Definir la función

   mss :: [Integer] -> Integer

1	mss :: [Integer] -> Integer

tal que (mss xs) es la máxima suma de los segmentos de xs. Por ejemplo,

   mss [-1,2,-3,5,-2,1,3,-2,-2,-3,6]  ==  7
   mss [-1,-2,-3]                     ==  0
   mss [1..500]                       ==  125250
   mss [1..1000]                      ==  500500
   mss [-500..3]                      ==  6
   mss [-1000..3]                     ==  6

mss [-1,2,-3,5,-2,1,3,-2,-2,-3,6] == 7

mss [-1,-2,-3] == 0

mss [1..500] == 125250

mss [1..1000] == 500500

mss [-500..3] == 6

mss [-1000..3] == 6

Soluciones

import Data.List (inits,tails)

-- 1ª solución
mss :: [Integer] -> Integer
mss = maximum . map sum . segmentos

-- (segmentos xs) es la lista de los segmentos de xs. Por ejemplo,
--    ghci> segmentos "abc"
--    ["","a","ab","abc","","b","bc","","c",""]
segmentos :: [a] -> [[a]]
segmentos = concat . map inits . tails

-- 2ª definición:
mss2 :: [Integer] -> Integer
mss2 = maximum . map (maximum . scanl (+) 0) . tails

-- 3ª definición:
mss3 :: [Integer] -> Integer
mss3 = maximum . map sum . concatMap tails . inits 

-- 4ª definición
mss4 :: [Integer] -> Integer
mss4  = fst . foldr (\x (b,a) -> (max (a+x) b, max 0 (a+x))) (0,0) 

-- 5ª definición (con scanl):
mss5 :: [Integer] -> Integer
mss5 = maximum . scanl (\a x -> max 0 a + x) 0

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

--    ghci> mss [1..500]
--    125250
--    (7.52 secs, 2022130824 bytes)
--    
--    ghci> mss2 [1..500]
--    125250
--    (0.01 secs, 10474956 bytes)
--    
--    ghci> mss3 [1..500]
--    125250
--    (0.98 secs, 841862016 bytes)
--    
--    ghci> mss4 [1..500]
--    125250
--    (0.01 secs, 552252 bytes)
--    
--    ghci> mss2 [1..1000]
--    500500
--    (0.06 secs, 54575712 bytes)
--    
--    ghci> mss3 [1..1000]
--    500500
--    (7.87 secs, 7061347900 bytes)
--
--    ghci> mss4 [1..1000]
--    500500
--    (0.01 secs, 549700 bytes)
--    
--    ghci> mss2 [1..2000]
--    2001000
--    (0.29 secs, 216424336 bytes)
--    
--    ghci> mss2 [1..5000]
--    12502500
--    (2.37 secs, 1356384840 bytes)
--    
--    ghci> mss4 [1..5000]
--    12502500
--    (0.02 secs, 1913548 bytes)
--
--    ghci> mss5 [1..5000]
--    12502500
--    (0.01 secs, 2886360 bytes)

import Data.List (inits,tails)

-- 1ª solución

mss :: [Integer] -> Integer

mss = maximum . map sum . segmentos

-- (segmentos xs) es la lista de los segmentos de xs. Por ejemplo,

-- ghci> segmentos "abc"

-- ["","a","ab","abc","","b","bc","","c",""]

segmentos :: [a] -> [[a]]

segmentos = concat . map inits . tails

-- 2ª definición:

mss2 :: [Integer] -> Integer

mss2 = maximum . map (maximum . scanl (+) 0) . tails

-- 3ª definición:

mss3 :: [Integer] -> Integer

mss3 = maximum . map sum . concatMap tails . inits

-- 4ª definición

mss4 :: [Integer] -> Integer

mss4 = fst . foldr (\x (b,a) -> (max (a+x) b, max 0 (a+x))) (0,0)

-- 5ª definición (con scanl):

mss5 :: [Integer] -> Integer

mss5 = maximum . scanl (\a x -> max 0 a + x) 0

-- Comparación de eficiencia

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

-- ghci> mss [1..500]

-- 125250

-- (7.52 secs, 2022130824 bytes)

-- ghci> mss2 [1..500]

-- 125250

-- (0.01 secs, 10474956 bytes)

-- ghci> mss3 [1..500]

-- 125250

-- (0.98 secs, 841862016 bytes)

-- ghci> mss4 [1..500]

-- 125250

-- (0.01 secs, 552252 bytes)

-- ghci> mss2 [1..1000]

-- 500500

-- (0.06 secs, 54575712 bytes)

-- ghci> mss3 [1..1000]

-- 500500

-- (7.87 secs, 7061347900 bytes)

-- ghci> mss4 [1..1000]

-- 500500

-- (0.01 secs, 549700 bytes)

-- ghci> mss2 [1..2000]

-- 2001000

-- (0.29 secs, 216424336 bytes)

-- ghci> mss2 [1..5000]

-- 12502500

-- (2.37 secs, 1356384840 bytes)

-- ghci> mss4 [1..5000]

-- 12502500

-- (0.02 secs, 1913548 bytes)

-- ghci> mss5 [1..5000]

-- 12502500

-- (0.01 secs, 2886360 bytes)

Referencias

El ejercicio está basado en la función mss del libro de Bird Thinking functionally with Haskell (página 127).
Las soluciones 3ª y 4ª las publicó josejuan aquí

Posiciones de equilibrio

Soluciones

Máxima suma de los segmentos

Soluciones

Referencias

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