Definir las funciones

separacion :: [a] -> ([a],[a])
mezcla     :: ([a],[a]) -> [a]

tales que (separacion xs) es el par formado eligiendo alternativamente elementos de xs mientras que mezcla intercala los elementos de las dos listas. Por ejemplo,

separacion [1..5]                   ==  ([1,3,5],[2,4])
mezcla ([1,3,5],[2,4])              ==  [1,2,3,4,5]
separacion "Telescopio"             ==  ("Tlsoi","eecpo")
mezcla ("Tlsoi","eecpo")            ==  "Telescopio"
take 5 (fst (separacion [2,4..]))   ==  [2,6,10,14,18]
take 6 (mezcla ([2,4..],[7,14..]))  ==  [2,7,4,14,6,21]

Comprobar con QuickCheck que

mezcla (separacion xs) == xs

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Definir la función

particiones :: [a] -> Int -> [[[a]]]

tal que (particiones xs k) es la lista de las particiones de xs en k subconjuntos disjuntos. Por ejemplo,

λ> particiones [2,3,6] 2
[[[2],[3,6]],[[2,3],[6]],[[3],[2,6]]]
λ> particiones [2,3,6] 3
[[[2],[3],[6]]]
λ> particiones [4,2,3,6] 3
[[[4],[2],[3,6]],[[4],[2,3],[6]],[[4],[3],[2,6]],
 [[4,2],[3],[6]],[[2],[4,3],[6]],[[2],[3],[4,6]]]
λ> particiones [4,2,3,6] 1
[[[4,2,3,6]]]
λ> particiones [4,2,3,6] 4
[[[4],[2],[3],[6]]]

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Definir la función

transformada :: [a] -> [a]

tal que (transformada xs) es la lista obtenida repitiendo cada elemento tantas veces como indica su posición en la lista. Por ejemplo,

transformada [7,2,5] == [7,2,2,5,5,5]
transformada "eco"   == "eccooo"

Comprobar con QuickCheck si la transformada de una lista de n números enteros, con n >= 2, tiene menos de n^3 elementos.

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Un número semiprimo es un número natural que es producto de dos números primos no necesariamente distintos. Por ejemplo, 26 es semiprimo (porque ' 26 = 2*13' ) y 49 también lo es (porque 49 = 7*7).

Definir la función

mayorSemiprimoMenor :: Integer -> Integer

tal que (mayorSemiprimoMenor n) es el mayor semiprimo menor que n (suponiendo que n > 4). Por ejemplo,

mayorSemiprimoMenor 27      ==  26
mayorSemiprimoMenor 50      ==  49
mayorSemiprimoMenor 49      ==  46
mayorSemiprimoMenor (10^6)  ==  999997

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Los resultados de las votaciones a delegado en un grupo de clase se recogen mediante listas de asociación. Por ejemplo,

votos :: [(String,Int)]
votos = [("Ana Perez",10),("Juan Lopez",7), ("Julia Rus", 27),
         ("Pedro Val",1), ("Pedro Ruiz",27),("Berta Gomez",11)]

Definir la función

ganadores :: [(String,Int)] -> [String]

tal que (ganadores xs) es la lista de los estudiantes con mayor número de votos en xs. Por ejemplo,

ganadores votos == ["Julia Rus","Pedro Ruiz"]

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Definir la función

mismaLongitud :: [[a]] -> Bool

tal que (mismaLongitud xss) se verifica si todas las listas de la lista de listas xss tienen la misma longitud. Por ejemplo,

mismaLongitud [[1,2],[6,4],[0,0],[7,4]] == True
mismaLongitud [[1,2],[6,4,5],[0,0]]     == False

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Definir la función

ternasAcotadas :: [Int] -> Int -> [(Int,Int,Int)]

tal que (ternasAcotadas xs n) es el conjunto de ternas de números naturales de xs cuya suma es menor que n. Por ejemplo,

ternasAcotadas [5,1,3,4,7] 12      ==  [(1,3,4),(1,3,5),(1,3,7),(1,4,5)]
ternasAcotadas [5,1,3,4,7] 11      ==  [(1,3,4),(1,3,5),(1,4,5)]
ternasAcotadas [5,1,3,4,7] 10      ==  [(1,3,4),(1,3,5)]
ternasAcotadas [5,1,3,4,7]  9      ==  [(1,3,4)]
ternasAcotadas [5,1,3,4,7]  8      ==  []
ternasAcotadas [1..10^6] 8         ==  [(1,2,3),(1,2,4)]
ternasAcotadas [10^6,10^6-1..1] 8  ==  [(1,2,3),(1,2,4)]

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Los árboles binarios con valores enteros se pueden representar mediante el tipo Arbol definido por

data Arbol = H Int
           | N Int Arbol Arbol
           deriving Show

Por ejemplo, el árbol

      7
     / \
    /   \
   /     \
  4       9
 / \     / \
1   3   5   6

se puede representar por

N 7 (N 4 (H 1) (H 3)) (N 9 (H 5) (H 6))

Un árbol es monovalorado si todos sus elementos son iguales. Por ejemplo, de los siguientes árboles sólo son monovalorados los dos primeros

  5          9           5          9
 / \        / \         / \        / \
5   5      9   9       5   6      9   7
              / \                    / \
             9   9                  9   9

Definir la función

monovalorados :: Arbol -> [Arbol]

tal que (monovalorados a) es la lista de los subárboles monovalorados de a. Por ejemplo,

λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 5))
[N 5 (H 5) (H 5),H 5,H 5]
λ> monovalorados (N 5 (H 5) (H 6))
[H 5,H 6]
λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)))
[N 9 (H 9) (N 9 (H 9) (H 9)),H 9,N 9 (H 9) (H 9),H 9,H 9]
λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 7 (H 9) (H 9)))
[H 9,H 9,H 9]
λ> monovalorados (N 9 (H 9) (N 9 (H 7) (H 9)))
[H 9,H 7,H 9]

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Definir la función

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

tal que (interseccionParcial n xss) es la lista de los elementos que pertenecen al menos a n conjuntos de xss. Por ejemplo,

interseccionParcial 1 [[3,4],[4,5,9],[5,4,7]]  == [3,4,5,9,7]
interseccionParcial 2 [[3,4],[4,5,9],[5,4,7]]  == [4,5]
interseccionParcial 3 [[3,4],[4,5,9],[5,4,7]]  == [4]
interseccionParcial 4 [[3,4],[4,5,9],[5,4,7]]  == []

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La semana pasada se planteó en Twitter el siguiente problema

Se observa que

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

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

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

Usando la función esProductoDeNconsecutivos resolver el problema.

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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

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

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Un entero positivo x es muy par si tanto x como x² sólo contienen cifras pares. Por ejemplo, 200 es muy par porque todas las cifras de 200 y 200² = 40000 son pares; pero 26 no lo es porque 26² = 767 tiene cifras impares.

Definir la función

siguienteMuyPar :: Integer -> Integer

tal que (siguienteMuyPar x) es menor número mayor que x que es muy par. Por ejemplo,

siguienteMuyPar 300           ==  668
siguienteMuyPar 668           ==  680
siguienteMuyPar 828268400000  ==  828268460602

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Definir las funciones

unionGeneral        :: Eq a => [[a]] -> [a]
interseccionGeneral :: Eq a => [[a]] -> [a]

tales que + (unionGeneral xs) es la unión de los conjuntos de la lista de conjuntos xs (es decir, el conjunto de los elementos que pertenecen a alguno de los elementos de xs). Por ejemplo,

unionGeneral []                    ==  []
unionGeneral [[1]]                 ==  [1]
unionGeneral [[1],[1,2],[2,3]]     ==  [1,2,3]
unionGeneral ([[x] | x <- [1..9]]) ==  [1,2,3,4,5,6,7,8,9]

• (interseccionGeneral xs) es la intersección de los conjuntos de la lista de conjuntos xs (es decir, el conjunto de los elementos que pertenecen a todos los elementos de xs). Por ejemplo,

interseccionGeneral [[1]]                      ==  [1]
interseccionGeneral [[2],[1,2],[2,3]]          ==  [2]
interseccionGeneral [[2,7,5],[1,5,2],[5,2,3]]  ==  [2,5]
interseccionGeneral ([[x] | x <- [1..9]])      ==  []

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Definir la función

cerosDelFactorial :: Integer -> Integer

tal que (cerosDelFactorial n) es el número de ceros en que termina el factorial de n. Por ejemplo,

cerosDelFactorial 24                           ==  4
cerosDelFactorial 25                           ==  6
length (show (cerosDelFactorial (1234^5678)))  ==  17552

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Definir la función

listasDecrecientesDesde :: Int -> [[Int]]

tal que (listasDecrecientesDesde n) es la lista de las sucesiones estrictamente decrecientes cuyo primer elemento es n. Por ejemplo,

λ> listasDecrecientesDesde 2
[[2],[2,1],[2,1,0],[2,0]]
λ> listasDecrecientesDesde 3
[[3],[3,2],[3,2,1],[3,2,1,0],[3,2,0],[3,1],[3,1,0],[3,0]]

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Un número n es autodescriptivo cuando para cada posición k de n (empezando a contar las posiciones a partir de 0), el dígito en la posición k es igual al número de veces que ocurre k en n. Por ejemplo, 1210 es autodescriptivo porque tiene 1 dígito igual a "0", 2 dígitos iguales a "1", 1 dígito igual a "2" y ningún dígito igual a "3".

Definir la función

autodescriptivo :: Integer -> Bool

tal que (autodescriptivo n) se verifica si n es autodescriptivo. Por ejemplo,

λ> autodescriptivo 1210
True
λ> [x | x <- [1..100000], autodescriptivo x]
[1210,2020,21200]
λ> autodescriptivo 9210000001000
True

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Un par de números primos (p,q) es un par de números primos gemelos si su distancia de 2; es decir, si q = p+2. Por ejemplo, (17,19) es una par de números primos gemelos.

Se dice que un par de números (x,y) está próximo a un múltiplo de 6 si es de la forma (6n-1,6n+1). Por ejemplo, (17,19) está cerca de un múltiplo de 6 porque (17,19) = (6·3-1,6·3+1).

Definir las funciones

primosGemelos :: Integer -> [(Integer,Integer)]
primosGemelosNoProximosAmultiplosDe6 :: Integer -> [(Integer,Integer)]

tales que

• (primosGemelos n) es la lista de los primos gemelos menores que n. Por ejemplo,

primosGemelos 50  == [(3,5),(5,7),(11,13),(17,19),(29,31),(41,43)]
primosGemelos 43  == [(3,5),(5,7),(11,13),(17,19),(29,31)]

• (primosGemelosNoProximosAmultiplosDe6 n) es la lista de los primos gemelos menores que n que no están próximos a un múltiplo de 6. Por ejemplo,

primosGemelosNoProximosAmultiplosDe6 50               == [(3,5)]
length (primosGemelosNoProximosAmultiplosDe6' (10^9)) == 1

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El número 9009 es capicúa y es producto de dos números de dos dígitos, pues 9009 = 91*99.

Definir la lista

capicuasP2N2D :: [Int]

cuyos elementos son los números capicúas que son producto de 2 números de dos dígitos. Por ejemplo,

take 5  capicuasP2N2D  ==  [121,242,252,272,323]
length  capicuasP2N2D  ==  74
drop 70 capicuasP2N2D  ==  [8008,8118,8448,9009]

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Se dice que un número n es muy divisible por 3 si es divisible por 3 y sigue siendo divisible por 3 si vamos quitando dígitos por la derecha. Por ejemplo, 96060 es muy divisible por 3 porque 96060, 9606, 960, 96 y 9 son todos divisibles por 3.

Definir las funciones

muyDivPor3             :: Integer -> Bool
numeroMuyDivPor3Cifras :: Integer -> Integer

tales que

• (muyDivPor3 n) se verifica si n es muy divisible por 3. Por ejemplo,

muyDivPor3 96060 == True
muyDivPor3 90616 == False

• (numeroMuyDivPor3CifrasC k) es la cantidad de números de k cifras muy divisibles por 3. Por ejemplo,

numeroMuyDivPor3Cifras 5                    == 768
numeroMuyDivPor3Cifras 7                    == 12288
numeroMuyDivPor3Cifras (10^6) `rem` (10^6)  ==  332032

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Un número es libre de cuadrados si no es divisible el cuadrado de ningún entero mayor que 1. Por ejemplo, 70 es libre de cuadrado porque sólo es divisible por 1, 2, 5, 7 y 70; en cambio, 40 no es libre de cuadrados porque es divisible por 2^2.

Definir la función

libreDeCuadrados :: Integer -> Bool

tal que (libreDeCuadrados x) se verifica si x es libre de cuadrados. Por ejemplo,

libreDeCuadrados 70                    ==  True
libreDeCuadrados 40                    ==  False
libreDeCuadrados 510510                ==  True
libreDeCuadrados (((10^10)^10)^10)     ==  False

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Una forma de aproximar el número π es usando la siguiente igualdad: \[ \frac{\pi}{2} = 1 + \frac{1}{3} + \frac{1 \cdot 2}{3 \cdot 5} + \frac{1 \cdot 2 \cdot 3}{3 \cdot 5 \cdot 7} + \frac{1 \cdot 2 \cdot 3 \cdot 4}{3 \cdot 5 \cdot 7 \cdot 9} + \cdots \] Es decir, la serie cuyo término general n-ésimo es el cociente entre el producto de los primeros n números y los primeros n números impares: \[s(n) = \frac{\prod_{i=1}^{n} i}{\prod_{i=1}^{n} (2i + 1)}\]

Definir la función

aproximaPi :: Double -> Double

tal que (aproximaPi n) es la aproximación del número π calculada con la serie anterior hasta el término n-ésimo. Por ejemplo,

aproximaPi 10   ==  3.141106021601377
aproximaPi 30   ==  3.1415926533011587
aproximaPi 50   ==  3.1415926535897922

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Se dice que un número n tiene un factorial especial si el número de dígitos de n! es igual a n. Por ejemplo, 22 tiene factorial especial porque 22! es 1124000727777607680000 que tiene 22 dígitos.

Definir la función

factorialesEspeciales :: [Integer]

tal que su valor es la lista de los números que tienen factoriales especiales. Por ejemplo,

take 2 factorialesEspeciales  ==  [1,22]

Nota: Si factorialesEspeciales es una lista finita, argumentar porqué no puede tener más elementos.

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Se dice que un par de números (x,y) está próximo a un múltiplo de 6 si es de la forma (6*n-1,6*n+1). Por ejemplo, (17,19) está cerca de un múltiplo de 6 porque (17,19) = (6*3-1,6*3+1).

Definir la función

proximosAmultiplosDe6 :: (Integer,Integer) -> Bool

tal que (proximosAmultiplosDe6 (x,y)) se verifica si el par (x,y) está próximo a un múltiplo de 6. Por ejemplo,

proximosAmultiplosDe6 (17,19)                          ==  True
proximosAmultiplosDe6 (18,20)                          ==  False
proximosAmultiplosDe6 (5,19)                           ==  False
proximosAmultiplosDe6 (1,3)                            ==  False
proximosAmultiplosDe6 (74074073407403,74074073407405)  ==  True
proximosAmultiplosDe6 (86419752308637,86419752308639)  ==  False

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La diferencia simétrica de dos conjuntos es el conjunto cuyos elementos son aquellos que pertenecen a alguno de los conjuntos iniciales, sin pertenecer a ambos a la vez. Por ejemplo, la diferencia simétrica de {2,5,3} y {4,2,3,7} es {5,4,7}.

Definir la función

diferenciaSimetrica :: Eq a => [a] -> [a] -> [a]

tal que (diferenciaSimetrica xs ys) es la diferencia simétrica de xs e ys. Por ejemplo,

diferenciaSimetrica [2,5,3] [4,2,3,7]    ==  [5,4,7]
diferenciaSimetrica [2,5,3] [5,2,3]      ==  []
diferenciaSimetrica [2,5,2] [4,2,3,7]    ==  [5,4,3,7]
diferenciaSimetrica [2,5,2] [4,2,4,7]    ==  [5,4,4,7]
diferenciaSimetrica [2,5,2,4] [4,2,4,7]  ==  [5,

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Definir la función

tieneRepeticiones :: Eq a => [a] -> Bool

tal que (tieneRepeticiones xs) se verifica si xs tiene algún elemento repetido. Por ejemplo,

tieneRepeticiones [3,2,5,2,7]          ==  True
tieneRepeticiones [3,2,5,4,7]          ==  False
tieneRepeticiones (5:[1..2000000000])  ==  True
tieneRepeticiones [1..20000]           ==  False

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El resultado de dividir un número n por un divisor d es un cociente q y un resto r.

Definir la función

mayorResto :: Int -> Int -> (Int,[Int])

tal que (mayorResto n d) es el par (m,xs) tal que m es el mayor resto de dividir n entre x (con 1 ≤ x < d) y xs es la lista de números x menores que d tales que el resto de n entre x es m. Por ejemplo,

mayorResto 20 10  ==  (6,[7])
mayorResto 50 8   ==  (2,[3,4,6])

Nota: Se supone que d > 1.

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El 6 de octubre, se propuso en el blog Gaussianos el siguiente problema

Demostrar que para todo entero positivo n, existe otro entero positivo que tiene las siguientes propiedades:

1. Tiene exactamente n dígitos.
2. Ninguno de sus dígitos es 0.
3. Es divisible por la suma de sus dígitos.

Definir la función

especiales :: Integer -> [Integer]

tal que (especiales n) es la lista de los números enteros que cumplen las 3 propiedades anteriores para n. Por ejemplo,

take 3 (especiales 2)  ==  [12,18,21]
take 3 (especiales 3)  ==  [111,112,114]
head (especiales 30)   ==  111111111111111111111111111125
length (especiales 3)  ==  108
null (especiales 1000) ==  False

En el primer ejemplo, 12 es un número especial para 2 ya que tiene exactamente 2 dígitos, ninguno de sus dígitos es 0 y 12 es divisible por la suma de sus dígitos.

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El centro de masas de un sistema discreto es el punto geométrico que dinámicamente se comporta como si en él estuviera aplicada la resultante de las fuerzas externas al sistema.

Representamos un conjunto de n masas en el plano mediante una lista de n pares de la forma ((a(i),b(i)),m(i)) donde (a(i),b(i)) es la posición y m(i) la masa puntual. Las coordenadas del centro de masas (a,b) se calculan por

a = (a(1)·m(1) + a(2)·m(2) + ... + a(n)·m(n)) / (m(1) + m(2) +...+ m(n))
b = (b(1)·m(1) + b(2)·m(2) + ... + b(n)·m(n)) / (m(1) + m(2) +...+ m(n))

Definir la función

centrodeMasas :: [((Float,Float),Float)] -> (Float,Float)

tal que (centrodeMasas xs) es las coordenadas del centro de masas del sistema discreto xs. Por ejemplo:

centrodeMasas [((-1,3),2),((0,0),5),((1,3),3)] == (0.1,1.5)

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Definir la función

refinada :: [Float] -> [Float]

tal que (refinada xs) es la lista obtenida intercalando entre cada dos elementos consecutivos de xs su media aritmética. Por ejemplo,

refinada [2,7,1,8]  ==  [2.0,4.5,7.0,4.0,1.0,4.5,8.0]
refinada [2]        ==  [2.0]
refinada []         ==  []

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El número 4106357289 tiene la siguientes dos propiedades:

• es pandigital, porque tiene todos los dígitos del 0 al 9 exactamente una vez y
• es tridivisible, porque los sucesivos subnúmeros de tres dígitos (a partir del segundo) son divisibles por los sucesivos números primos; es decir, representado por d(i) el i-ésimo dígito, se tiene

d(2)d(3)d(4)  = 106 es divisible por 2
d(3)d(4)d(5)  = 063 es divisible por 3
d(4)d(5)d(6)  = 635 es divisible por 5
d(5)d(6)d(7)  = 357 es divisible por 7
d(6)d(7)d(8)  = 572 es divisible por 11
d(7)d(8)d(9)  = 728 es divisible por 13
d(8)d(9)d(10) = 289 es divisible por 17

Definir la constante

pandigitalesTridivisibles :: [Integer]

cuyos elementos son los números pandigitales tridivisibles. Por ejemplo,

head pandigitalesTridivisibles  ==  4106357289
sum pandigitalesTridivisibles   ==  16695334890

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Un número con n dígitos es pandigital si contiene todos los dígitos del 1 a n exactamente una vez. Por ejemplo, 2143 es un pandigital con 4 dígitos y, además, es primo.

Definir la constante

pandigitalesPrimos :: [Int]

tal que sus elementos son los números pandigitales, ordenados de mayor a menor. Por ejemplo,

take 3 pandigitalesPrimos       ==  [7652413,7642513,7641253]
2143 `elem` pandigitalesPrimos  ==  True
length pandigitalesPrimos       ==  538

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La codificación de Fibonacci de un número n es una cadena d = d(0)d(1)...d(k-1)d(k) de ceros y unos tal que

n = d(0)·F(2) + d(1)·F(3) +...+ d(k-1)·F(k+1)
d(k-1) = d(k) = 1

donde F(i) es el i-ésimo término de la sucesión de Fibonacci.

0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,...

Por ejemplo. La codificación de Fibonacci de 4 es "1011" ya que los dos últimos elementos son iguales a 1 y

1·F(2) + 0·F(3) + 1·F(4) = 1·1 + 0·2 + 1·3 = 4

La codificación de Fibonacci de los primeros números se muestra en la siguiente tabla

 1  = 1     = F(2)           ≡       11
 2  = 2     = F(3)           ≡      011
 3  = 3     = F(4)           ≡     0011
 4  = 1+3   = F(2)+F(4)      ≡     1011
 5  = 5     = F(5)           ≡    00011
 6  = 1+5   = F(2)+F(5)      ≡    10011
 7  = 2+5   = F(3)+F(5)      ≡    01011
 8  = 8     = F(6)           ≡   000011
 9  = 1+8   = F(2)+F(6)      ≡   100011
10  = 2+8   = F(3)+F(6)      ≡   010011
11  = 3+8   = F(4)+F(6)      ≡   001011
12  = 1+3+8 = F(2)+F(4)+F(6) ≡   101011
13  = 13    = F(7)           ≡  0000011
14  = 1+13  = F(2)+F(7)      ≡  1000011

Definir la función

codigoFib :: Integer -> String

tal que (codigoFib n) es la codificación de Fibonacci del número n. Por ejemplo,

λ> codigoFib 65
"0100100011"
λ> [codigoFib n | n <- [1..7]]
["11","011","0011","1011","00011","10011","01011"]

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Definir la función

particion :: [a] -> [Int] -> [[a]]

tal que (particion xs ns) es la partición de xs donde la longitud de cada parte está determinada por los elementos de ns. Por ejemplo,

particion [1..10] [2,5,0,3]  ==  [[1,2],[3,4,5,6,7],[],[8,9,10]]
particion [1..10] [1,4,2,3]  ==  [[1],[2,3,4,5],[6,7],[8,9,10]]

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Definir la función

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

tal que (maximos xs) es la lista de los elementos de xs que son mayores que todos sus anteriores. Por ejemplo,

maximos [1,-3,5,2,3,4,7,6,7]                         ==  [1,5,7]
maximos "bafcdegag"                                  ==  "bfg"
maximos (concat (replicate (10^6) "adxbcde")++"yz")  ==  "adxyz"
length (maximos [1..10^6])                           ==  1000000

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La cadena infinita "1234321234321234321...", formada por la repetición de los dígitos 123432, tiene una propiedad (en la que se basa el funcionamiento del reloj astronómico de Praga: la cadena se puede partir en una sucesión de números, de forma que la suma de los dígitos de dichos números es la serie de los números naturales, como se observa a continuación:

1, 2, 3, 4, 32, 123, 43, 2123, 432, 1234, 32123, ...
1, 2, 3, 4,  5,   6,  7,    8,   9,   10,    11, ...

Definir la lista

reloj :: [Integer]

cuyos elementos son los términos de la sucesión anterior. Por ejemplo,

λ> take 11 reloj
[1,2,3,4,32,123,43,2123,432,1234,32123]

Nota: La relación entre la sucesión y el funcionamiento del reloj se puede ver en The Mathematics Behind Prague's Horloge Introduction.

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Sea p(n) el n-ésimo primo y sea r el resto de dividir (p(n)-1)^n + (p(n)+1)^n por p(n)^2. Por ejemplo,

si n = 3, entonces p(3) =  5 y r = ( 4^3 +  6^3) mod  (5^2) =   5
si n = 7, entonces p(7) = 17 y r = (16^7 + 18^7) mod (17^2) = 238

Definir la función

menorPR :: Integer -> Integer

tal que (menorPR x) es el menor n tal que el resto de dividir (p(n)-1)^n + (p(n)+1)^n por p(n)^2 es mayor que x. Por ejemplo,

menorPR 100     == 5
menorPR 345     == 9
menorPR 1000    == 13
menorPR (10^9)  == 7037
menorPR (10^10) == 21035
menorPR (10^12) == 191041

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El polinomio cromático de un grafo calcula el número de maneras en las cuales puede ser coloreado el grafo usando un número de colores dado, de forma que dos vértices adyacentes no tengan el mismo color.

En el caso del grafo completo de n vértices, su polinomio cromático es

P(n,x) = x(x-1)(x-2) ... (x-(n-1))

Por ejemplo,

P(3,x) = x(x-1)(x-2)      = x^3 - 3·x^2 + 2·x
P(4,x) = x(x-1)(x-2)(x-3) = x^4 - 6·x^3 + 11·x^2 - 6·x

Lo que significa que P(4)(x) es el número de formas de colorear el grafo completo de 4 vértices con x colores. Por tanto,

P(4,2) =  0 (no se puede colorear con 2 colores)
P(4,4) = 24 (hay 24 formas de colorearlo con 4 colores)

Definir la función

polGC:: Int -> Polinomio Int

tal que (polGC n) es el polinomio cromático del grafo completo de n vértices. Por ejemplo,

polGC 4  ==  x^4 + -6*x^3 + 11*x^2 + -6*x
polGC 5  ==  x^5 + -10*x^4 + 35*x^3 + -50*x^2 + 24*x

Comprobar con QuickCheck que si el número de colores (x) coincide con el número de vértices del grafo (n), el número de maneras de colorear el grafo es n!.

Nota 1. Al hacer la comprobación limitar el tamaño de las pruebas como se indica a continuación

λ> quickCheckWith (stdArgs {maxSize=7}) prop_polGC
+++ OK, passed 100 tests.

Nota 2: Este ejercicio debe realizarse usando únicamente las funciones de la librería de polinomios (I1M.PolOperaciones) que aquí.

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Definir la función

sumaPosteriores :: [Int] -> [Int]

tal que (sumaPosteriores xs) es la lista obtenida sustituyendo cada elemento de xs por la suma de los elementos posteriores. Por ejemplo,

sumaPosteriores [1..8]        == [35,33,30,26,21,15,8,0]
sumaPosteriores [1,-3,2,5,-8] == [-4,-1,-3,-8,0]

Comprobar con QuickCheck que el último elemento de la lista (sumaPosteriores xs) siempre es 0.

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Un sistema de ecuaciones lineales Ax = b es triangular inferior si todos los elementos de la matriz A que están por encima de la diagonal principal son nulos; es decir, es de la forma

a(1,1)·x(1)                                               = b(1)
a(2,1)·x(1) + a(2,2)·x(2)                                 = b(2)
a(3,1)·x(1) + a(3,2)·x(2) + a(3,3)·x(3)                   = b(3)
...
a(n,1)·x(1) + a(n,2)·x(2) + a(n,3)·x(3) +...+ a(x,x)·x(n) = b(n)

El sistema es compatible si, y sólo si, el producto de los elementos de la diagonal principal es distinto de cero. En este caso, la solución se puede calcular mediante el algoritmo de bajada:

x(1) = b(1) / a(1,1)
x(2) = (b(2) - a(2,1)·x(1)) / a(2,2)
x(3) = (b(3) - a(3,1)·x(1) - a(3,2)·x(2)) / a(3,3)
...
x(n) = (b(n) - a(n,1)·x(1) - a(n,2)·x(2) -...- a(n,n-1)·x(n-1)) / a(n,n)

Definir la función

bajada :: Matrix Double -> Matrix Double -> Matrix Double

tal que (bajada a b) es la solución, mediante el algoritmo de bajada, del sistema compatible triangular superior ax = b. Por ejemplo,

λ> let a = fromLists [[2,0,0],[3,1,0],[4,2,5.0]]
λ> let b = fromLists [[3],[6.5],[10]]
λ> bajada a b
( 1.5 )
( 2.0 )
( 0.0 )

Es decir, la solución del sistema

2x            = 3
3x + y        = 6.5
4x + 2y + 5 z = 10

es x=1.5, y=2 y z=0.

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Definir la función

mayorProductoAdyacentes :: (Num a, Ord a) => Int -> Matriz a -> [[a]]

tal que (mayorProductoAdyacentes n p) es la lista de los segmentos formados por n elementos adyacentes en la misma fila, columna o diagonal de la matriz p cuyo productos son máximo. Por ejemplo,

λ> mayorProductoAdyacentes 3 (listArray ((1,1),(3,4)) [1..12])
[[10,11,12]]
λ> mayorProductoAdyacentes 3 (listArray ((1,1),(3,4)) [1,3,4,5, 0,7,2,1, 3,9,2,1])
[[3,7,9]]
λ> mayorProductoAdyacentes 2 (listArray ((1,1),(2,3)) [1,3,4, 0,3,2])
[[3,4],[4,3]]
λ> mayorProductoAdyacentes 2 (listArray ((1,1),(2,3)) [1,2,1, 3,0,3])
[[2,3],[2,3]]
λ> mayorProductoAdyacentes 2 (listArray ((1,1),(2,3)) [1,2,1, 3,4,3])
[[3,4],[4,3]]
λ> mayorProductoAdyacentes 2 (listArray ((1,1),(2,3)) [1,5,1, 3,4,3])
[[5,4]]
λ> mayorProductoAdyacentes 3 (listArray ((1,1),(3,4)) [1,3,4,5, 0,7,2,1, 3,9,2,1])
[[3,7,9]]

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El método de bisección para calcular un cero de una función en el intervalo [a,b] se basa en el teorema de Bolzano:

Si f(x) es una función continua en el intervalo [a, b], y si, además, en los extremos del intervalo la función f(x) toma valores de signo opuesto (f(a) * f(b) < 0), entonces existe al menos un valor c en (a, b) para el que f(c) = 0".

El método para calcular un cero de la función f en el intervalo [a,b] con un error menor que e consiste en tomar el punto medio del intervalo c = (a+b)/2 y considerar los siguientes casos:

• Si |f(c)| < e, hemos encontrado una aproximación del punto que anula f en el intervalo con un error aceptable.
• Si f(c) tiene signo distinto de f(a), repetir el proceso en el intervalo [a,c].
• Si no, repetir el proceso en el intervalo [c,b].

Definir la función

biseccion :: (Double -> Double) -> Double -> Double -> Double -> Double

tal que (biseccion f a b e) es una aproximación del punto del intervalo [a,b] en el que se anula la función f, con un error menor que e, calculada mediante el método de la bisección. Por ejemplo,

biseccion (\x -> x^2 - 3) 0 5 0.01             ==  1.7333984375
biseccion (\x -> x^3 - x - 2) 0 4 0.01         ==  1.521484375
biseccion cos 0 2 0.01                         ==  1.5625
biseccion (\x -> log (50-x) - 4) (-10) 3 0.01  ==  -5.125

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Un número n es especial si mcm(1,2,...,n-1) = mcm(1,2,...,n). Por ejemplo, el 6 es especial ya que

mcm(1,2,3,4,5) = 60 = mcm(1,2,3,4,5,6)

Definir la sucesión

especiales :: [Integer]

cuyos términos son los números especiales. Por ejemplo,

take 10 especiales     ==  [1,6,10,12,14,15,18,20,21,22]
especiales !! 50       ==  84
especiales !! 500      ==  638
especiales !! 5000     ==  5806
especiales !! 50000    ==  55746

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Definir la función

suma :: Integer -> Integer

tal que (suma n) es la suma 1 * 1! + 2 * 2! + 3 * 3! + ... + n * n!. Por ejemplo,

suma 1  ==  1
suma 2  ==  5
suma 3  ==  23
suma 4  ==  119
suma 5  ==  719
take 9 (show (suma (70000)))  ==  "823780458"

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La integral definida de una función f entre los límites a y b puede calcularse mediante la regla del rectángulo usando la fórmula \[ h \cdot \left( f\left(a + \frac{h}{2}\right) + f\left(a + h + \frac{h}{2}\right) + f\left(a + 2h + \frac{h}{2}\right) + \dots + f\left(a + nh + \frac{h}{2}\right) \right) \] con \[ a + n h + \frac{h}{2} \leq b < a + (n+1) h + \frac{h}{2} \] y usando valores pequeños para \(h\).

Definir la función

integral :: (Fractional a, Ord a) => a -> a -> (a -> a) -> a -> a

tal que (integral a b f h) es el valor de dicha expresión. Por ejemplo, el cálculo de la integral de f(x) = x^3 entre 0 y 1, con paso 0.01, es

integral 0 1 (^3) 0.01  ==  0.24998750000000042

Otros ejemplos son

integral 0 1 (^4) 0.01                   ==  0.19998333362500048
integral 0 1 (\x -> 3*x^2 + 4*x^3) 0.01  ==  1.9999250000000026
log 2 - integral 1 2 (\x -> 1/x) 0.01         ==  3.124931644782336e-6
pi - 4 * integral 0 1 (\x -> 1/(x^2+1)) 0.01  ==  -8.333333331389525e-6

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El menor número con 2¹ divisores es el 2, ya que tiene 2 divisores (el 1 y el 2) y el anterior al 2 (el 1) sólo tiene 1 divisor (el 1).

El menor número con 2² divisores es el 6, ya que tiene 4 divisores (el 1, 2, 3 y 6) y sus anteriores (el 1, 2, 3, 4 y 5) tienen menos de 4 divisores (tienen 1, 1, 1, 3 y 1, respectivamente).

El menor número con 2³ divisores es el 24, ya que tiene 8 divisores (el 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 y 24) y sus anteriores (del 1 al 23) tienen menos de 8 divisores.

El menor número con 2⁴ divisores es el 120, ya que tiene 16 divisores (el 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20, 24, 30, 40, 60 y 120) y sus anteriores (del 1 al 119) tienen menos de 16 divisores.

El menor número, módulo 100, con 2⁴ divisores es el 20, ya que el menor número con 16 divisores es el 120 y 120 módulo 100 es 20.

Definir la función

menor :: Integer -> Integer -> Integer

tal que (menor n m) es el menor número, módulo m, con 2^n divisores; es decir, es el resto de dividir entre m el menor número con 2^n divisores. Por ejemplo,

menor 4 1000                    ==  120
menor 4 100                     ==  20
[menor n (10^9) | n <- [1..8]]  ==  [2,6,24,120,840,7560,83160,1081080]
menor 500500 500500506          ==  8728302

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Definir la función

sumaDePrimos :: Int -> [[Int]]

tal que (sumaDePrimos x) es la lista de las listas no crecientes de números primos que suman x. Por ejemplo,

sumaDePrimos 10  ==  [[7,3],[5,5],[5,3,2],[3,3,2,2],[2,2,2,2,2]]
sumaDePrimos 0   ==  []
sumaDePrimos 1   ==  []

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Definir, por simulación, la función

distanciaEsperada :: Int -> Double

tal que (distanciaEsperada n) es la distancia esperada entre n puntos del cuadrado unitario de vértices opuestos (0,0) y (1,1), elegidos aleatoriamente. Por ejemplo,

distanciaEsperada 10    ==  0.4815946544198219
distanciaEsperada 10    ==  0.5558438642543654
distanciaEsperada 100   ==  0.5699663553203216
distanciaEsperada 100   ==  0.5085629461572269
distanciaEsperada 1000  ==  0.5376963424746385
distanciaEsperada 1000  ==  0.523432374720393

Nota. El valor exacto de la distancia esperada es

(sqrt(2) + 2 + 5*log(1+sqrt(2)))/15 = 0.5214054331647207

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Definir las funciones

grafo   :: [(Int,Int)] -> Grafo Int Int
caminos :: Grafo Int Int -> Int -> Int -> [[Int]]

tales que

• (grafo as) es el grafo no dirigido definido cuyas aristas son as. Por ejemplo,

λ> grafo [(2,4),(4,5)]
G ND (array (2,5) [(2,[(4,0)]),(3,[]),(4,[(2,0),(5,0)]),(5,[(4,0)])])

• (caminos g a b) es la lista los caminos en el grafo g desde a hasta b sin pasar dos veces por el mismo nodo. Por ejemplo,

λ> sort (caminos (grafo [(1,3),(2,5),(3,5),(3,7),(5,7)]) 1 7)
[[1,3,5,7],[1,3,7]]
λ> sort (caminos (grafo [(1,3),(2,5),(3,5),(3,7),(5,7)]) 2 7)
[[2,5,3,7],[2,5,7]]
λ> sort (caminos (grafo [(1,3),(2,5),(3,5),(3,7),(5,7)]) 1 2)
[[1,3,5,2],[1,3,7,5,2]]
λ> caminos (grafo [(1,3),(2,5),(3,5),(3,7),(5,7)]) 1 4
[]
λ> length (caminos (grafo [(i,j) | i <- [1..10], j <- [i..10]]) 1 10)
109601

Nota: Este ejercicio debe realizarse usando únicamente las funciones de la librería de grafos (I1M.Grafo).

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En el juego de las bolas de Dijkstra se dispone de una bolsa con bolas blancas y negras. El juego consiste en elegir al azar dos bolas de la bolsa y añadir una bola negra si las dos bolas elegidas son del mismo color o una bola blanca en caso contrario. El juego termina cuando queda sólo una bola en la bolsa.

Vamos a representar las bolas blancas por 0, las negras por 1 y la bolsa la representaremos por una lista cuyos elementos son 0 ó 1.

Definir las funciones

juego  :: [Int] -> [[Int]]
ultima :: [Int] -> Int

tales que

• (juego xs) es la lista de los pasos aleatorios de un juego de Dijkstra a partir de la lista xs. Por ejemplo,

juego [1,1,0,0,1]  ==  [[1,1,0,0,1],[1,1,0,0],[1,1,1],[1,1],[1]]
juego [1,1,0,0,1]  ==  [[1,1,0,0,1],[0,1,1,0],[0,0,1],[1,1],[1]]
juego [1,0,0,0,1]  ==  [[1,0,0,0,1],[0,0,0,1],[0,1,1],[1,0],[0]]
juego [1,0,1,1,1]  ==  [[1,0,1,1,1],[1,1,0,1],[1,0,1],[0,1],[0]]

• (ultima xs) es la bola que queda en la bolsa al final del juego de Dijkstra a partir de xs. Por ejemplo,

ultima [1,1,0,0,1]  ==  1
ultima [1,0,0,0,1]  ==  0
ultima [1,0,1,1,1]  ==  0

Comprobar con QuickCheck que la bola que queda en la bolsa al final del juego de Dijkstra es blanca si, y sólo si, el número de bolas blancas en la bolsa inicial es impar.

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Una matriz latina de orden n es una matriz cuadrada de orden n tal que todos sus elementos son cero salvo los de su fila y columna central, si n es impar; o los de sus dos filas y columnas centrales, si n es par.

Definir la función

latina :: Int -> Array (Int,Int) Int

tal que (latina n) es la siguiente matriz latina de orden n:

• Para n impar:

| 0  0... 0 1   0 ... 0   0|
| 0  0... 0 2   0 ... 0   0|
| 0  0... 0 3   0 ... 0   0|
| .........................|
| 1  2..............n-1   n|
| .........................|
| 0  0... 0 n-2 0 ... 0   0|
| 0  0... 0 n-1 0 ... 0   0|
| 0  0... 0 n   0 ... 0   0|

• Para n par:

| 0  0... 0 1   n    0 ...   0   0|
| 0  0... 0 2   n-1  0 ...   0   0|
| 0  0... 0 3   n-2  0 ...   0   0|
| ................................|
| 1  2.....................n-1   n|
| n n-1 .................... 2   1|
| ................................|
| 0  0... 0 n-2  3   0 ...   0   0|
| 0  0... 0 n-1  2   0 ...   0   0|
| 0  0... 0 n    1   0 ...   0   0|

Por ejemplo,

λ> elems (latina 5)
[0,0,1,0,0,
 0,0,2,0,0,
 1,2,3,4,5,
 0,0,4,0,0,
 0,0,5,0,0]
λ> elems (latina 6)
[0,0,1,6,0,0,
 0,0,2,5,0,0,
 1,2,3,4,5,6,
 6,5,4,3,2,1,
 0,0,5,2,0,0,
 0,0,6,1,0,0]

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Definir la función

refina :: Ord a => Monticulo a -> [a -> Bool] -> Monticulo a

tal que (refina m ps) es el montículo formado por los elementos del montículo m que cumplen todos los predicados de la lista ps. Por ejemplo,

λ> refina (foldr inserta vacio [1..22]) [(<7), even]
M 2 1 (M 4 1 (M 6 1 Vacio Vacio) Vacio) Vacio
λ> refina (foldr inserta vacio [1..22]) [(<1), even]
Vacio

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La notas de un examen se pueden representar mediante un vector en el que los valores son los pares formados por los nombres de los alumnos y sus notas.

Definir la función

aprobados :: (Num a, Ord a) => Array Int (String,a) -> Maybe [String]

tal que (aprobados p) es la lista de los nombres de los alumnos que han aprobado y Nothing si todos están suspensos. Por ejemplo,

λ> aprobados (listArray (1,3) [("Ana",5),("Pedro",3),("Lucia",6)])
Just ["Ana","Lucia"]
λ> aprobados (listArray (1,3) [("Ana",4),("Pedro",3),("Lucia",4.9)])
Nothing

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El sistema D'Hondt es una fórmula electoral, creada por Victor d'Hondt, que permite obtener el número de cargos electos asignados a las candidaturas, en proporción a los votos conseguidos.

Tras el recuento de los votos, se calcula una serie de divisores para cada partido. La fórmula de los divisores es V/N, donde V representa el número total de votos recibidos por el partido, y N representa cada uno de los números enteros desde 1 hasta el número de cargos electos de la circunscripción objeto de escrutinio. Una vez realizadas las divisiones de los votos de cada partido por cada uno de los divisores desde 1 hasta N, la asignación de cargos electos se hace ordenando los cocientes de las divisiones de mayor a menor y asignando a cada uno un escaño hasta que éstos se agoten

Definir la función

reparto :: Int -> [Int] -> [(Int,Int)]

tal que (reparto n vs) es la lista de los pares formados por los números de los partidos y el número de escaño que les corresponden al repartir n escaños en función de la lista de sus votos. Por ejemplo,

λ> reparto 7 [340000,280000,160000,60000,15000]
[(1,3),(2,3),(3,1)]
λ> reparto 21 [391000,311000,184000,73000,27000,12000,2000]
[(1,9),(2,7),(3,4),(4,1)]

es decir, en el primer ejemplo,

• al 1º partido (que obtuvo 340000 votos) le corresponden 3 escaños,
• al 2º partido (que obtuvo 280000 votos) le corresponden 3 escaños,
• al 3º partido (que obtuvo 160000 votos) le corresponden 1 escaño.

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Un número tiene una inversión cuando existe un dígito x a la derecha de otro dígito de forma que x es menor que y. Por ejemplo, en el número 1745 hay dos inversiones ya que 4 es menor que 7 y 5 es menor que 7 y están a la derecha de 7.

Definir la función

nInversiones :: Integer -> Int

tal que (nInversiones n) es el número de inversiones de n. Por ejemplo,

nInversiones 1745  ==  2

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Definir la función

comienzanCon :: [Int] -> Int -> [Int]

tal que (comienzanCon xs d) es la lista de los elementos de xs que empiezan por el dígito d. Por ejemplo,

comienzanCon [123,51,11,711,52] 1 == [123,11]
comienzanCon [123,51,11,711,52] 5 == [51,52]
comienzanCon [123,51,11,711,52] 6 == []

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Las posiciones frontera de una matriz de orden mxn son aquellas que están en la fila 1 o la fila m o la columna 1 o la columna n. El resto se dirán posiciones interiores. Observa que cada elemento en una posición interior tiene exactamente 8 vecinos en la matriz.

Dada una matriz, un paso de transición genera una nueva matriz de la misma dimensión pero en la que se ha sustituido cada elemento interior por la suma de sus 8 vecinos. Los elementos frontera no varían.

Definir las funciones

marco      :: Int -> Int -> Integer -> Matrix Integer
paso       :: Matrix Integer -> Matrix Integer
itPasos    :: Int -> Matrix Integer -> Matrix Integer
pasosHasta :: Integer -> Int

tales que

• (marco m n z) genera la matriz de dimensión mxn que contiene el entero z en las posiciones frontera y 0 en las posiciones interiores. Por ejemplo,

λ> marco 5 5 1
( 1 1 1 1 1 )
( 1 0 0 0 1 )
( 1 0 0 0 1 )
( 1 0 0 0 1 )
( 1 1 1 1 1 )

• (paso t) calcula la matriz generada tras aplicar un paso de transición a la matriz t. Por ejemplo,

λ> paso (marco 5 5 1)
( 1 1 1 1 1 )
( 1 5 3 5 1 )
( 1 3 0 3 1 )
( 1 5 3 5 1 )
( 1 1 1 1 1 )

• (itPasos k t) es la matriz obtenida tras aplicar k pasos de transición a partir de la matriz t. Por ejemplo,

λ> itPasos 10 (marco 5 5 1)
(       1       1       1       1       1 )
(       1 4156075 5878783 4156075       1 )
(       1 5878783 8315560 5878783       1 )
(       1 4156075 5878783 4156075       1 )
(       1       1       1       1       1 )

• (pasosHasta k) es el número de pasos de transición a partir de la matriz (marco 5 5 1) necesarios para que en la matriz resultante aparezca un elemento mayor que k. Por ejemplo,

pasosHasta 4         ==  1
pasosHasta 6         ==  2
pasosHasta (2^2015)  ==  887

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La parte par de un polinomio de coeficientes enteros es el polinomio formado por sus monomios cuyos coeficientes son números pares. Por ejemplo, la parte par de 4x^3+x^2-7x+6 es 4x^3+6.

Definir la función

partePar :: Integral a => Polinomio a -> Polinomio a

tal que (partePar p) es la parte par de p. Por ejemplo,

λ> partePar (consPol 3 4 (consPol 2 1 (consPol 0 6 polCero)))
4*x^3 + 6

Nota: Este ejercicio debe realizarse usando únicamente las funciones de la librería I1M.Pol que se encuentra aquí y se describe aquí.

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Representamos los árboles binarios con elementos en las hojas y en los nodos mediante el tipo de dato

data Arbol a = H a | N a (Arbol a) (Arbol a) deriving Show