Lua 5.3, 57522
In realtà ho iniziato a lavorare su questo argomento quando la domanda è stata pubblicata, ma me ne sono dimenticata fino all'anniversario di Brain-Flak.
-- 64 gives all results through 10000 (should run in about 1 second)
-- 78 gives all results through 100000 (should run in about 20 seconds)
-- 90 gives all results through 1000000 (should run in about 200 seconds)
-- Note: Timings may not be accurate, as the are not updated every time new cases are added.
local k_max_len = 64
local k_limit = 10000
local pre = os.clock()
local function compute_multiplier_helper(prefix, suffix, m)
if m == 2 then
prefix[#prefix + 1] = "("
suffix[#suffix + 1] = "){}"
elseif m % 2 == 0 then
prefix[#prefix + 1] = "("
compute_multiplier_helper(prefix, suffix, m // 2)
suffix[#suffix + 1] = "){}"
else
suffix[#suffix + 1] = ")"
compute_multiplier_helper(prefix, suffix, m - 1)
prefix[#prefix + 1] = "("
suffix[#suffix + 1] = "{}"
end
end
local function compute_multiplier(m)
local prefix = {}
local suffix = {}
compute_multiplier_helper(prefix, suffix, m)
return table.concat(prefix), table.concat(suffix)
end
local multipliers = {}
for m = 2, k_limit do
-- Including all factors, not just primes.
-- This did improve a few numbers, although none in the ppcg test set.
local prefix, suffix = compute_multiplier(m)
local mult = {prefix = prefix, suffix = suffix, m = m, cost = #prefix + #suffix}
table.insert(multipliers, mult)
end
table.sort(multipliers, function(a, b) return a.cost < b.cost end)
local poly_multipliers = {}
poly_multipliers[1] = {m = 1, s = "({})", l = 4}
for m = 2, k_limit do
local prefix, suffix = compute_multiplier(m)
local s = prefix .. "({})" .. suffix
assert(#s <= 4 * m)
poly_multipliers[m] = {m = m, s = s, l = #s}
end
poly_multipliers[k_limit + 1] = {m = 0, s = "", l = 0}
table.sort(poly_multipliers, function(a, b) return a.l < b.l end)
local pcache = {}
local plen_cache = {}
local function register_push(prefix, suffix, value, pvalue)
if value > 1500000 or value < -1500000 then return end
local old_res = pcache[value]
if old_res == nil then
local res = {prefix = prefix, suffix = suffix, value = value, pvalue = pvalue}
pcache[value] = res
local length = #prefix + #suffix
local lcache = plen_cache[length]
if lcache == nil then
lcache = {}
plen_cache[length] = lcache
end
lcache[#lcache + 1] = res
end
end
local function get_pushes(length)
return ipairs(plen_cache[length] or {})
end
register_push("", "()", 1, 0)
register_push("", "<()>", 0, 0)
local function triangle(n)
return (n * (n + 1)) // 2
end
local function process(length)
-- basic
for _, res in get_pushes(length - 2) do
register_push(res.prefix, res.suffix .. "()", res.value + 1, res.pvalue)
register_push(res.prefix, "[" .. res.suffix .. "]", -res.value, res.pvalue)
end
-- multiplication by constant (precomputed)
for _, mult in ipairs(multipliers) do
local cost = mult.cost
if length - cost >= 4 then
local m, prefix, suffix = mult.m, mult.prefix, mult.suffix
for _, pus in get_pushes(length - cost) do
local name = prefix .. pus.suffix .. suffix
register_push(pus.prefix, name, pus.value * m, pus.pvalue)
end
else
break
end
end
-- residue 2 mod3 trick (Neil)
-- ((n)()){}{}
-- (n) -- push n
-- ( ()) -- push n + 1
-- {}{} -- (n + 1) + (n + 1) + n
if length - 10 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 10) do
local name = "((" .. res.suffix .. ")()){}{}"
register_push(res.prefix, name, 3 * res.value + 2, res.pvalue)
end
end
-- residue 1 mod3 trick (Wheat Wizard)
-- ((n)()()){}{}
-- (n) -- push n
-- ( ()()) -- push n + 2
-- {}{} -- (n + 2) + (n + 2) + n
-- not useful, but fast...
if length - 12 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 12) do
local name = "((" .. res.suffix .. ")()()){}{}"
register_push(res.prefix, name, 3 * res.value + 4, res.pvalue)
end
end
-- residue 2 mod5 trick (tehtmi)
-- (((n)){}()){}{}
-- (n) -- push n
-- ( ) -- push n
-- ( {}()) -- push 2n + 1
-- {}{} -- (2n + 1) + (2n + 1) + n
-- [[
if length - 14 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 14) do
local name = "(((" .. res.suffix .. ")){}()){}{}"
register_push(res.prefix, name, 5 * res.value + 2, res.pvalue)
end
end
-- ]]
-- residue 4 mod5 trick (tehtmi)
-- (((n)()){}){}{}
-- (n) -- push n
-- ( ()) -- push n + 1
-- ( {}) -- push 2n + 2
-- {}{} -- (2n + 2) + (2n + 2) + n
-- [[
if length - 14 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 14) do
local name = "(((" .. res.suffix .. ")()){}){}{}"
register_push(res.prefix, name, 5 * res.value + 4, res.pvalue)
end
end
-- ]]
-- residue 6 mod7 trick (tehtmi)
-- ((((n)())){}{}){}{}
-- (n) -- push n
-- ( ()) -- push n + 1
-- ( ) -- push n + 1
-- ( {}{}) -- push 3n + 3
-- {}{} -- (3n + 3) + (3n + 3) + n
-- [[
if length - 18 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 18) do
local name = "((((" .. res.suffix .. ")())){}{}){}{}"
register_push(res.prefix, name, 7 * res.value + 6, res.pvalue)
end
end
--]]
-- residue 4 mod7 trick (tehtmi)
-- ((((n))()){}{}){}{}
-- (n) -- push n
-- ( ) -- push n
-- ( ()) -- push n + 1
-- ( {}{}) -- push 3n + 2
-- {}{} -- (3n + 2) + (3n + 2) + n
-- [[
if length - 18 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 18) do
local name = "((((" .. res.suffix .. "))()){}{}){}{}"
register_push(res.prefix, name, 7 * res.value + 4, res.pvalue)
end
end
--]]
-- residue 2 mod7 trick (tehtmi)
-- ((((n))){}{}()){}{}
-- (n) -- push n
-- ( ) -- push n
-- ( ) -- push n
-- ( {}{}()) -- push 3n + 1
-- {}{} -- (3n + 1) + (3n + 1) + n
-- [[
if length - 18 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 18) do
local name = "((((" .. res.suffix .. "))){}{}()){}{}"
register_push(res.prefix, name, 7 * res.value + 2, res.pvalue)
end
end
--]]
-- triangle numbers (?)
--(n){({}[()])}{}
--(n) -- push n
-- { } -- sum and repeat
-- ( ) -- push
-- {}[()] -- top - 1
-- {} -- pop 0
if length - 14 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 14) do
if res.value > 0 then
local code = "{({}[()])}{}"
register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", code, triangle(res.value - 1), res.pvalue + res.value)
register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. code, triangle(res.value), res.pvalue)
register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. code, triangle(res.value) + res.pvalue, 0)
end
end
end
-- negative triangle numbers (tehtmi)
--(n){({}())}{}
--(n) -- push n
-- { } -- sum and repeat
-- ( ) -- push
-- {}() -- top + 1
-- {} -- pop 0
if length - 12 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 12) do
if res.value < 0 then
local code = "{({}())}{}"
register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", code, -triangle(-res.value - 1), res.pvalue + res.value)
register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. code, -triangle(-res.value), res.pvalue)
register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. code, -triangle(-res.value) + res.pvalue, 0)
end
end
end
-- cubic (tehtmi)
-- (n){(({}[()])){({}[()])}{}}{}
-- (n^3-3*n^2+8*n-6)/6
-- (-6 + n*(8 + n*(-3 + n)))/6
--[[ superceded by negative cubic because
it is the same cost of -ncubic(-n)
if length - 28 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 28) do
if res.value > 0 then
local code = "{(({}[()])){({}[()])}{}}{}"
local v = res.value + 1
v = (-6 + v*(8 + v*(-3 + v)))//6
register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", code, v - res.value, res.pvalue + res.value)
register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. code, v, res.pvalue)
register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. code, v + res.pvalue, 0)
end
end
end
--]]
-- negative cubic (tehtmi)
-- (n){(({}())){({}())}{}}{}
-- (n^3-3*n^2+8*n-6)/6
-- (-6 + n*(8 + n*(-3 + n)))/6
-- [[
if length - 24 >= 2 then
for _, res in get_pushes(length - 24) do
if res.value < 0 then
local code = "{(({}())){({}())}{}}{}"
local v = -res.value + 1
v = (-6 + v*(8 + v*(-3 + v)))//6
v = -v
register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", code, v - res.value, res.pvalue + res.value)
register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. code, v, res.pvalue)
register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. code, v + res.pvalue, 0)
end
end
end
--]]
-- polynomial (Wheat Wizard, modified by tehtmi)
-- <(n)>{A({}[()])B}{} where A, B are ({})({})({})... repeated a, b times
-- <(n)> -- push n (without adding)
-- { } -- repeat until top is zero
-- A -- top * a
-- ({}[()]) -- top = top - 1; += top - 1
-- B -- (top - 1) * b
-- {} -- pop 0
-- triangular numbers are with a = b = 0
-- from B and base:
-- (n - 1) * (B + 1) * (n - 2) * (B + 1) * ...
-- (B + 1) * (1 + ... + n - 1)
-- (B + 1) * n * (n - 1) / 2
-- from A:
-- n * A + (n - 1) * A + ...
-- A * (1 + ... n)
-- A * (n + 1) * n / 2
-- total: (B + 1) * n * (n - 1) / 2 + A * (n + 1) * n / 2
-- [(A + B + 1) * n^2 + (A - B - 1) * n] / 2
-- S := 4 * (A + B)
-- [[
if length - 18 >= 2 then
for S = 4, length - 14, 4 do
for _, res in get_pushes(length - 14 - S) do
if res.value > 0 then
for _, A in ipairs(poly_multipliers) do
if A.l > S then
break
end
for _, B in ipairs(poly_multipliers) do
if A.l + B.l < S then
-- continue
elseif A.l + B.l > S then
break
else
local a = A.m
local b = B.m
local logic = "{" .. A.s .. "({}[()])" .. B.s .. "}{}"
local v = res.value
v = ((a + b + 1) * v * v + (a - b - 1) * v) // 2
register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", logic, v, res.pvalue + res.value)
register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. logic, v + res.value, res.pvalue)
register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. logic, v + res.value + res.pvalue, 0)
end
end
end
end
end
end
end
--]]
-- negative polynomial (tehtmi)
-- <(n)>{A({}())B}{}
-- [[
if length - 16 >= 2 then
for S = 4, length - 12, 4 do
for _, res in get_pushes(length - 12 - S) do
if res.value < 0 then
for _, A in ipairs(poly_multipliers) do
if A.l > S then
break
end
for _, B in ipairs(poly_multipliers) do
if A.l + B.l < S then
-- continue
elseif A.l + B.l > S then
break
else
local a = A.m
local b = B.m
local logic = "{" .. A.s .. "({}())" .. B.s .. "}{}"
local v = -res.value
v = ((a + b + 1) * v * v + (a - b - 1) * v) // -2
register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", logic, v, res.pvalue + res.value)
register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. logic, v + res.value, res.pvalue)
register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. logic, v + res.value + res.pvalue, 0)
end
end
end
end
end
end
end
--]]
-- addition
-- [[
if length >= 4 then
for part1 = 4, length // 2, 2 do
for _, res1 in get_pushes(part1) do
for _, res2 in get_pushes(length - part1) do
register_push(res2.prefix .. res1.prefix, res1.suffix .. res2.suffix, res1.value + res2.value, res1.pvalue + res2.pvalue)
end
end
end
end
--]]
-- pseudo-exponentiation (tehtmi)
-- (n)<>(m){({}[()])<>(({}){})<>}{}<>{}
-- (n)<>(m) -- push n and m on opposite stacks
-- { } -- sum and repeat
-- ({}[()]) -- top(m) - 1
-- <>(({}){})<> -- n = 2*n; += n
-- {} -- pop 0
-- <> -- swap to result
-- {} -- pop and add n
-- [[
if length - 34 >= 4 then
local subl = length - 34
for part1 = 2, subl - 2, 2 do
for _, res2 in get_pushes(part1) do
local b = res2.value
if b > 0 and b < 55 then -- overflow could be a problem, so bound...
for _, res1 in get_pushes(subl - part1) do
-- 2n + 4n + 8n + ... + (2^m)*n + 2^m * n
-- n( 2 + 4 + 8 + .. 2^m + 2^m)
-- n( 3 * 2^m - 2 )
local a = res1.value
local body = "(" .. res1.suffix .. ")<>" .. res2.prefix .. "(" .. res2.suffix .. "){({}[()])<>(({}){})<>}{}<>{}"
local v = a * (3 * (1 << b) - 2) + b * (b - 1) // 2 + a + b + res2.pvalue
register_push(res1.prefix, body, v, res1.pvalue)
register_push("", res1.prefix .. body, v + res1.pvalue, 0)
end
end
end
end
end
--]]
end
--print(os.clock(), "seconds (startup)")
local start = os.clock()
for i = 2, k_max_len - 2, 2 do
--print(i)
process(i)
end
plen_cache = nil
local final = {}
for i = 1, k_limit do
if pcache[i] ~= nil then
final[i] = pcache[i].prefix .. "(" .. pcache[i].suffix .. ")"
end
end
pcache = nil
-- hard coded to 10000 for ppcg test
local sieve = {}
for i = 1, 10000 do sieve[i] = true end
for i = 2, 10000 do
for j = i * i, 10000, i do
sieve[j] = false
end
end
--print(os.clock() - start, "seconds (calculation)")
--local bf = require("execute2")
local count = 0
local sum = 0
local sum2 = 0
local maxlen = 0
local pcount = 0
for i = 1, k_limit do
local res = final[i]
final[i] = nil
--print(i, #res, res)
--local ev = res and bf.eval1(bf.compile(res)) or -1; assert( res == nil or ev == i, string.format("Failed %d %s %d", i, res or "", ev))
if sieve[i] and i > 1000 then
sum = #res + sum
pcount = pcount + 1
end
if res then
sum2 = #res + sum2
maxlen = math.max(maxlen, #res)
count = count + 1
end
end
print("sum", sum)
--print("coverage", count / k_limit, "missing", k_limit - count)
--print("sum2", sum2)
--print("maxlen", maxlen)
assert(pcount == 1061)
Un'idea simile alle altre risposte in cui vengono utilizzate funzioni note-utili per costruire numeri più grandi da buone rappresentazioni di numeri più semplici.
Una differenza è che invece di risolvere i sottoproblemi in termini di numeri più piccoli, sto risolvendo i sottoproblemi in termini di numeri con rappresentazioni più brevi. Penso che ciò renda più elegante sfruttare i numeri negativi e gestire il caso in cui i numeri più piccoli sono rappresentati in termini di numeri più grandi.
Inoltre, cercare di trovare tutti i numeri che possono essere rappresentati in una determinata dimensione piuttosto che cercare di rappresentare un determinato numero il più presto possibile semplifica effettivamente alcuni calcoli. Invece di lavorare una formula al contrario per vedere se può essere applicata a un numero, la formula può essere lavorata in avanti e applicata a ogni numero.
Un'altra differenza è che le soluzioni note sono memorizzate in due parti: un "prefisso" (facoltativo) e un "suffisso" (più simile a un infisso). La valutazione del prefisso dovrebbe essere ignorata quando si calcola il numero dato - il prefisso contiene solo il codice che imposta l'esecuzione del suffisso (generalmente spingendo una o più cose nello stack). Quindi, dato un prefisso e un suffisso, il numero corrispondente può essere inserito nello stack con prefix(suffix).
Questa suddivisione risolve sostanzialmente lo stesso problema della unpackfunzione nella risposta di Wheat Wizard. Invece di racchiudere il codice <...>solo per annullarlo in seguito, tale codice viene semplicemente aggiunto al prefisso.
In alcuni casi, il prefisso viene effettivamente valutato (principalmente per l'operazione di pseudo-esponenziazione), quindi viene memorizzata anche la sua valutazione. Tuttavia, ciò non causa realmente un grosso problema, poiché il generatore non sta cercando di costruire numeri specifici. Sembra teoricamente implicare che potrebbero esserci due pezzi di codice della stessa lunghezza e generare lo stesso numero che non sarebbe ridondante nella cache a causa di valutazioni di prefisso diverse. Tuttavia, non mi sono preoccupato di contabilizzarlo, poiché non sembra importare molto (almeno in questo settore).
Immagino che sarebbe facile ridurre il numero di byte semplicemente aggiungendo altri casi, ma per il momento ne ho abbastanza.
Ho corso a 1000000, ma ho fatto solo il controllo della sanità mentale fino a 100000.
Pastebin di output su determinati numeri primi.
2nè4^n catalan(n).