Misceláneas

Dado un grafo no dirigido G, un camino en G es una secuencia de nodos [v(1),v(2),v(3),...,v(n)] tal que para todo i entre 1 y n-1, (v(i),v(i+1)) es una arista de G. Por ejemplo, dados los grafos

g1, g2 :: Grafo Int Int
g1 = creaGrafo ND (1,3) [(1,2,0),(1,3,0),(2,3,0)]
g2 = creaGrafo ND (1,4) [(1,2,0),(1,3,0),(1,4,0),(2,4,0),(3,4,0)]

la lista [1,2,3] es un camino en g1, pero no es un camino en g2 puesto que la arista (2,3) no existe en g2.

Definir la función

camino :: Grafo Int Int -> [Int] -> Bool

tal que (camino g vs) se verifica si la lista de nodos vs es un camino en el grafo g. Por ejemplo,

camino g1 [1,2,3]  ==  True
camino g2 [1,2,3]  ==  False

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

Diccionario de frecuencias

José A. Alonso

23-05-2019

Misceláneas

Definir la función

frecuencias :: Ord a => [a] -> Map a Int

tal que (frecuencias xs) es el diccionario formado por los elementos de xs junto con el número de veces que aparecen en xs. Por ejemplo,

λ> frecuencias "sosos"
fromList [('o',2),('s',3)]
λ> frecuencias (show (10^100))
fromList [('0',100),('1',1)]
λ> frecuencias (take (10^6) (cycle "abc"))
fromList [('a',333334),('b',333333),('c',333333)]
λ> size (frecuencias (take (10^6) (cycle [1..10^6])))
1000000

Polinomios de Bell

José A. Alonso

22-05-2019

Misceláneas

B₀(x) = 1 (polinomio unidad)
Bₙ(x) = x·[Bₙ(x) + Bₙ'(x)]

Por ejemplo,

B₀(x) = 1                     = 1
B₁(x) = x·(1+0)               = x
B₂(x) = x·(x+1)               = x²+x
B₃(x) = x·(x²+x+2x+1)         = x³+3x²+x
B₄(x) = x·(x³+3x²+x+3x²+6x+1) = x⁴+6x³+7x²+x

Definir la función

polBell :: Integer -> Polinomio Integer

tal que (polBell n) es el polinomio de Bell de grado n. Por ejemplo,

polBell 4                    ==  x^4 + 6*x^3 + 7*x^2 + 1*x
coeficiente 2 (polBell 4)    ==  7
coeficiente 2 (polBell 30)   ==  536870911
coeficiente 1 (polBell 1000) == 1
length (show (coeficiente 9 (polBell 1000)))  ==  949

Notas: Se usa la librería I1M.PolOperaciones que se encuentra aquí y se describe aquí. Además, en el último ejemplo se usa la función coeficiente tal que (coeficiente k p) es el coeficiente del término de grado k en el polinomio p definida por

coeficiente :: Num a => Int -> Polinomio a -> a
coeficiente k p | k == n                 = coefLider p
                | k > grado (restoPol p) = 0
                | otherwise              = coeficiente k (restoPol p)
                where n = grado p

Suma de los elementos de las diagonales matrices espirales

José A. Alonso

21-05-2019

Misceláneas

Empezando con el número 1 y moviéndose en el sentido de las agujas del reloj se obtienen las matrices espirales

|1 2|   |7 8 9|   | 7  8  9 10|   |21 22 23 24 25|
|4 3|   |6 1 2|   | 6  1  2 11|   |20  7  8  9 10|
        |5 4 3|   | 5  4  3 12|   |19  6  1  2 11|
                  |16 15 14 13|   |18  5  4  3 12|
                                  |17 16 15 14 13|

La suma los elementos de sus diagonales es

+ en la 2x2: 1+3+2+4               =  10
+ en la 3x3: 1+3+5+7+9             =  25
+ en la 4x4: 1+2+3+4+7+10+13+16    =  56
+ en la 5x5: 1+3+5+7+9+13+17+21+25 = 101

Definir la función

sumaDiagonales :: Integer -> Integer

tal que (sumaDiagonales n) es la suma de los elementos en las diagonales de la matriz espiral de orden nxn. Por ejemplo.

sumaDiagonales 1         ==  1
sumaDiagonales 2         ==  10
sumaDiagonales 3         ==  25
sumaDiagonales 4         ==  56
sumaDiagonales 5         ==  101
sumaDiagonales (10^6)    ==  666667166668000000
sumaDiagonales (1+10^6)  ==  666669166671000001

sumaDiagonales (10^2)  ==         671800
sumaDiagonales (10^3)  ==        667168000
sumaDiagonales (10^4)  ==       666716680000
sumaDiagonales (10^5)  ==      666671666800000
sumaDiagonales (10^6)  ==     666667166668000000
sumaDiagonales (10^7)  ==    666666716666680000000
sumaDiagonales (10^8)  ==   666666671666666800000000
sumaDiagonales (10^9)  ==  666666667166666668000000000

length (show (sumaDiagonales (10^(10^4))))  == 30000
length (show (sumaDiagonales (10^(10^5))))  == 300000
length (show (sumaDiagonales (10^(10^6))))  == 3000000

Comprobar con QuickCheck que el último dígito de (sumaDiagonales n) es 0, 4 ó 6 si n es par y es 1, 5 ó 7 en caso contrario.

Descomposiciones con sumandos 1 o 2.

José A. Alonso

20-05-2019

Misceláneas

Definir la funciones

sumas  :: Int -> [[Int]]
nSumas :: Int -> Integer

tales que

(sumas n) es la lista de las descomposiciones de n como sumas cuyos sumandos son 1 ó 2. Por ejemplo,

sumas 1            ==  [[1]]
sumas 2            ==  [[1,1],[2]]
sumas 3            ==  [[1,1,1],[1,2],[2,1]]
sumas 4            ==  [[1,1,1,1],[1,1,2],[1,2,1],[2,1,1],[2,2]]
length (sumas 26)  ==  196418
length (sumas 33)  ==  5702887

(nSumas n) es el número de descomposiciones de n como sumas cuyos sumandos son 1 ó 2. Por ejemplo,

nSumas 4                      ==  5
nSumas 123                    ==  36726740705505779255899443
length (show (nSumas 123456)) ==  25801

Matriz zigzagueante

José A. Alonso

17-05-2019

Misceláneas

La matriz zizagueante de orden n es la matriz cuadrada con n filas y n columnas y cuyos elementos son los n² primeros números naturales colocados de manera creciente a lo largo de las diagonales secundarias. Por ejemplo, La matriz zigzagueante de orden 5 es

 0  1  5  6 14
 2  4  7 13 15
 3  8 12 16 21
 9 11 17 20 22
10 18 19 23 24

La colocación de los elementos se puede ver gráficamente en Matriz zigzagueante

Definir la función

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

tal que (zigZag n) es la matriz zigzagueante de orden n. Por ejemplo,

λ> elems (zigZag 3)
[0,1,5, 2,4,6, 3,7,8]
λ> elems (zigZag 4)
[0,1,5,6, 2,4,7,12, 3,8,11,13, 9,10,14,15]
λ> elems (zigZag 5)
[0,1,5,6,14, 2,4,7,13,15, 3,8,12,16,21, 9,11,17,20,22, 10,18,19,23,24]
λ> take 15 (elems (zigZag 1000))
[0,1,5,6,14,15,27,28,44,45,65,66,90,91,119]

Densidades de números abundantes, perfectos y deficientes

José A. Alonso

16-05-2019

Misceláneas

La n-ésima densidad de un tipo de número es el cociente entre la cantidad de los números entre 1 y n que son del tipo considerado y n. Por ejemplo, la 7-ésima densidad de los múltiplos de 3 es 2/7 ya que entre los 7 primeros números sólo 2 son múltiplos de 3.

Definir las funciones

densidades :: Int -> (Double,Double,Double)
graficas   :: Imt -> IO ()

tales que

(densidades n) es la terna formada por la n-ésima densidad de los números abundantes (es decir, para los que la suma de sus divisores propios es mayor que el número), de los números perfectos (es decir, para los que la suma de sus divisores propios es mayor que el número) y de los números deficientes (es decir, para los que la suma de sus divisores propios es menor que el número). Por ejemplo,

densidades 100     ==  (0.22,    2.0e-2, 0.76)
densidades 1000    ==  (0.246,   3.0e-3, 0.751)
densidades 10000   ==  (0.2488,  4.0e-4, 0.7508)
densidades 100000  ==  (0.24795, 4.0e-5, 0.75201)

(graficas n) dibuja las gráficas de las k-ésimas densidades (para k entre 1 y n) de los números abundantes, de los números perfectos y de los números deficientes. Por ejemplo, (graficas 100) dibuja

Densidades de números abundantes, perfectos y deficientes

y (graficas 400) dibuja

Densidades de números abundantes, perfectos y deficientes

Las sucesiones de Loomis

José A. Alonso

15-05-2019

Misceláneas

La sucesión de Loomis generada por un número entero positivo x es la sucesión cuyos términos se definen por

f(0) es x
f(n) es la suma de f(n-1) y el producto de los dígitos no nulos de f(n-1)

Los primeros términos de las primeras sucesiones de Loomis son

Generada por 1: 1, 2, 4, 8, 16, 22, 26, 38, 62, 74, 102, 104, 108, 116, 122, ...
Generada por 2: 2, 4, 8, 16, 22, 26, 38, 62, 74, 102, 104, 108, 116, 122, 126, ...
Generada por 3: 3, 6, 12, 14, 18, 26, 38, 62, 74, 102, 104, 108, 116, 122, 126, ...
Generada por 4: 4, 8, 16, 22, 26, 38, 62, 74, 102, 104, 108, 116, 122, 126, 138, ...
Generada por 5: 5, 10, 11, 12, 14, 18, 26, 38, 62, 74, 102, 104, 108, 116, 122, ...

Se observa que a partir de un término todas coinciden con la generada por 1. Dicho término se llama el punto de convergencia. Por ejemplo,

la generada por 2 converge a 2
la generada por 3 converge a 26
la generada por 4 converge a 4
la generada por 5 converge a 26

Definir las siguientes funciones

sucLoomis           :: Integer -> [Integer]
convergencia        :: Integer -> Integer
graficaConvergencia :: [Integer] -> IO ()

tales que

(sucLoomis x) es la sucesión de Loomis generada por x. Por ejemplo,

λ> take 15 (sucLoomis 1)
[1,2,4,8,16,22,26,38,62,74,102,104,108,116,122]
λ> take 15 (sucLoomis 2)
[2,4,8,16,22,26,38,62,74,102,104,108,116,122,126]
λ> take 15 (sucLoomis 3)
[3,6,12,14,18,26,38,62,74,102,104,108,116,122,126]
λ> take 15 (sucLoomis 4)
[4,8,16,22,26,38,62,74,102,104,108,116,122,126,138]
λ> take 15 (sucLoomis 5)
[5,10,11,12,14,18,26,38,62,74,102,104,108,116,122]
λ> take 15 (sucLoomis 20)
[20,22,26,38,62,74,102,104,108,116,122,126,138,162,174]
λ> take 15 (sucLoomis 100)
[100,101,102,104,108,116,122,126,138,162,174,202,206,218,234]
λ> sucLoomis 1 !! (2*10^5)
235180736652

(convergencia x) es el término de convergencia de la sucesioń de Loomis generada por x xon la geerada por 1. Por ejemplo,

convergencia  2      ==  2
convergencia  3      ==  26
convergencia  4      ==  4
convergencia 17      ==  38
convergencia 19      ==  102
convergencia 43      ==  162
convergencia 27      ==  202
convergencia 58      ==  474
convergencia 63      ==  150056
convergencia 81      ==  150056
convergencia 89      ==  150056
convergencia (10^12) ==  1000101125092

(graficaConvergencia xs) dibuja la gráfica de los términos de convergencia de las sucesiones de Loomis generadas por los elementos de xs. Por ejemplo, (graficaConvergencia ([1..50]) dibuja

Las sucesiones de Loomis

y graficaConvergencia ([1..148] \ [63,81,89,137]) dibuja

Las sucesiones de Loomis

Mayor producto de n dígitos consecutivos de un número

José A. Alonso

14-05-2019

Misceláneas

Definir la función

mayorProducto :: Int -> Integer -> Integer

tal que (mayorProducto n x) es el mayor producto de n dígitos consecutivos del número x (suponiendo que x tiene al menos n dígitos). Por ejemplo,

mayorProducto 2 325                  ==  10
mayorProducto 5 11111                ==  1
mayorProducto 5 113111               ==  3
mayorProducto 5 110111               ==  0
mayorProducto 5 10151112             ==  10
mayorProducto 5 101511124            ==  10
mayorProducto 5 (product [1..1000])  ==  41472

Productos simultáneos de dos y tres números consecutivos

José A. Alonso

13-05-2019

Misceláneas

Definir la función

productos :: Integer -> Integer -> [[Integer]]

tal que (productos n x) es las listas de n elementos consecutivos cuyo producto es x. Por ejemplo,

productos 2 6     ==  [[2,3]]
productos 3 6     ==  [[1,2,3]]
productos 4 1680  ==  [[5,6,7,8]]
productos 2 5     ==  []

Comprobar con QuickCheck que si n > 0 y x > 0, entonces

productos n (product [x..x+n-1]) == [[x..x+n-1]]

Usando productos, definir la función

productosDe2y3consecutivos :: [Integer]

cuyos elementos son los números naturales (no nulos) que pueden expresarse simultáneamente como producto de dos y tres números consecutivos. Por ejemplo,

head productosDe2y3consecutivos  ==  6

Nota. Según demostró Mordell en 1962, productosDe2y3consecutivos sólo tiene dos elementos.

Exercitium

Reconocimiento de camino en un grafo

Diccionario de frecuencias

Polinomios de Bell

Suma de los elementos de las diagonales matrices espirales

Descomposiciones con sumandos 1 o 2.

Matriz zigzagueante

Densidades de números abundantes, perfectos y deficientes

Las sucesiones de Loomis

Mayor producto de n dígitos consecutivos de un número

Productos simultáneos de dos y tres números consecutivos