最短のブラケット番号を見つける


15

ブラケット番号は、左ブラケット、スペース、および右ブラケット([ ])のみを使用して大きな整数を表す簡単な方法を提供します。

ブラケット番号は、チャンク[...]と呼ばれる一致するブラケットの1つ以上のペアの文字列として定義されます。それぞれのペアは、0個以上のスペースで隣接するものと区切られます。

各チャンク間のスペースの数は、それらの間のハイパーオペレーションを定義します。スペースなしは加算を意味し、1スペースは乗算を意味し、2スペースは累乗を意味し、3スペースはテトラションを意味します。高次のハイパーオペレーションが優先されるため、累乗の前にテトラションが発生し、乗算の前に累乗が発生します。これらも右結合なので、a^b^cとして計算されa^(b^c)ます。(しかしa^b*c、まだ(a^b)*cです。)

各チャンクは空([])であるか、別のブラケット番号を含む場合があります。空のチャンクの値は0です。空でないチャンクの値は、含まれているブラケット番号に1を加えた値です。

例:^^、テトレーションされ^^^ているペンテーション

  • [[]]0([])1ずつ増加するため、値1
  • [[[]]]値は2ですが[[]][[]]、2つの値([[]])が追加されているため、値も2です。
  • [[[]]] [[[[]]] [[[[]]]]][[[]]] 値は20 =(2 *((2 ^ 3)+1))+ 2です
  • [[[]]] [[[[]]]] 値は65536 = 2 ^^^ 3 = 2 ^^(2 ^^ 2)= 2 ^^ 4 == 2 ^(2 ^(2 ^ 2))
  • [[[[]]]] [[[]]] [[]] 値は7625597484987 = 3 ^^^(2 ^^^ 1)= 3 ^^^ 2 = 3 ^^ 3 = 3 ^(3 ^ 3)です

有効なブラケット番号内:

  • 先頭または末尾のスペースはありません。
  • 少なくとも1組の一致する括弧が常に存在します。
  • すべての左角かっこには、対応する右角かっこがあります。
  • スペースは、の右側に[も左側にも直接表示されません]
  • 値は常に負でない整数です。

チャレンジ

同じ値を与えるブラケット番号には多くの形式があることに注意してください。[[[[[[[[[[[[[[[[[]]]]]]]]]]]]]]]]]そして、[[[]]] [[[[]]]]の両方が16を表し、後者ははるかに短いです。

あなたの課題は、与えられた値の最短ブラケット番号表現を見つけようとするアルゴリズムを書くことです。たとえば、16を表す最短の方法は、17文字であると考えてい[[[]]] [[[[]]]]ます。

スコアリング(更新)

レッツSは、 1から256までの整数の集合(これを含む)だけでなく、以下の10個の値であること:

8191 13071 524287 2147483647 1449565302 1746268229 126528612 778085967 1553783038 997599288

(最初の4つはメルセンヌ素数で、残りはランダムです。)

Sのすべてのブラケット番号の最短セットを生成するサブミッションが勝ちます。スコアは、Sのすべての値に対するブラケット番号の長さの合計です(小さい方が良い)。

コードを使用して、すべてのSのブラケット番号のリストを送信してください。正確な順序はそれほど重要ではありません。例えば:

1=[[]]
2=[[[]]]
3=[[[[]]]]
...
2147483647=[...]
...

(これが最適なスコアリング方法ではないことはわかっていますが、各サブミッションで一連のランダムなヒューリスティックテストを実行するように設定されていません。申し訳ありません:()

ルール

  • 些細な増分ソリューション()以外のブラケット番号をハードコードすることはできません[], [[]], [[[]]], ...。あなたのプログラムは実際に最適な短い表現を探している必要があります。(結果は最適ではないかもしれませんが。)
  • アルゴリズムは、2,147,483,648(2 ^ 31)未満のすべての負でない整数で機能するはずです。Sの値に特に焦点を合わせないでください。
  • 特定の入力の場合、アルゴリズムは最新のコンピューター(〜2.5Ghzプロセッサー、〜6GB RAM)で最大10分で実行する必要があります。
  • (一見)ネクタイのまれなチャンスでは、最も高い投票された提出が勝ちます。
  • 別のソリューションをコピーしたり、帰属なしで修正した場合、失格となります。

256は少なすぎると思います。これらの数値のハイパーオペレーションを使用しても、それほど遠くはありません。しかし、私は間違っているかもしれません。簡単に除外できない256を表す可能性がいくつあるのか、本当にわかりません。
マーティンエンダー14

@MartinBüttner知ってるよ。512または1024を検討していましたが、ブラケット番号リストに大量のテキストブロックを送信することを人々に強制するのではないかと心配しました。他の誰かはどう思いますか?
カルビンの趣味14

@ Calvin'sHobbies:1..256に加えて、選択した多数を要求するのはどうですか?メルセンヌ素数2 ^ 31-1.と言う
チャールズ14

@ Calvin'sHobbies範囲に加えて、10から20の特定の大きな数値を選択しますか?
hmatt1 14

9
[OK]を、更新されたユーザ名....私、私の悪い行動をmisattributedしたくない
未チャールズその

回答:


5

Python 11455b

このソリューションは、徹底的なアプローチではなく、素数を分解する方法を見つけるために貪欲なアプローチを取ります。そのスペースでのMartinのおそらく最適なソリューションの8181と比較して、1-256には9875bが必要です。

乗算とべき乗の結果のより大きなテーブルは、より大きなテストケースでわずかな改善をもたらします。以下のソリューションには約7分かかりました。実行時間を30分を超えて延長しても、出力への影響は最小限になります。

私は、マーティンのように、優先順位に問題がありました。操作の選択を制限する私のソリューションは最適ではないかもしれません。

#!/usr/bin/env python

# http://codegolf.stackexchange.com/questions/35480/find-the-shortest-bracket-numbers

import sys, math

reps = {}
forwards = {}
backwards = {}

MAX = 2**31

TABLE_SIZE = 2**12

def op_dec(op):
    if op>1:
        return op-1
    return op

def rep_op(a,op,b):
    return rep_num(a) +  (" "*op) + rep_num(b)
def min_rep_op(a,op,b,op_max):
    return min_rep(a,op_max) +  (" "*op) + min_rep(b,op_dec(op_max))

def rep_num(a):
    return ("["*(a+1)) + ("]"*(a+1))

def min_rep(n,op_max):
    if n < 9:
        return ("["*(n+1))+("]"*(n+1))
    for op in range(op_max,-1,-1):
        if (n, op) in reps:
            return reps[(n, op)]
    for op in range(op_max,-1,-1):
        if (n, op) in backwards:
            a,op,b = backwards[(n, op)]
            return min_rep_op(a,op,b,op_max)
    else:
        for m in rep_list:
            c = m[0]
            if c < n:
                r = n - c
                for op in range(op_max,-1,-1):
                    if (c, op) in backwards:
                        a,op,b = backwards[(c, op)]
                        if r<10:
                            return ("["*r) + min_rep_op(a,op,b,op_max) + ("]"*r)
                        else:
                            return "[" + min_rep(r-1,op_max) + min_rep_op(a,op,b,op_max) + "]"
                break

def expand(a,op,b):
    if op == 0:
        n = a+b
    elif op == 1:
        n = a*b
    elif op == 2:
        if b*math.log10(a) > math.log10(MAX):
            n = MAX
        else: 
            n = a**b
    elif (a,op,b) in forwards:
        n = forwards[(a,op,b)]
    else: # tetration and higher
        t = a
        for i in xrange(b-1):
            t = expand(a,op-1,t)
            if t>=MAX:
                break
        n = t

    if n > MAX-1:
        n = MAX
    forwards[(a,op,b)] = n

    if (n, op) in backwards:
        c = len(rep_op(*backwards[(n, op)]))
        if c > (a*2+op+b*2):
            backwards[(n, op)] = (a,op,b)
    else:
        backwards[(n, op)] = (a,op,b)

    return n

t = 0

# populate the multiplication, exponentiation, and tetration tables
for op in range(1,4):
    for a in range((1,2,2,2)[op],TABLE_SIZE):
        for b in range((1,2,2,2)[op],TABLE_SIZE):
            t = expand(a,op,b)
            if t == MAX:
                break
rep_list = sorted(backwards.keys(),key=lambda x: x[0]*4-x[1],reverse=True)

for i in list(range(1, 257))+[8191,13071,524287,2147483647,1449565302,1746268229,126528612,778085967,1553783038,997599288]:
    t = min_rep(i,3)
    reps[i] = t
    print i, t

出力:

1 [[]]
2 [[[]]]
3 [[[[]]]]
4 [[[[[]]]]]
5 [[[[[[]]]]]]
6 [[[[[[[]]]]]]]
7 [[[[[[[[]]]]]]]]
8 [[[[[[[[[]]]]]]]]]
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234 [[[[[[[]]]]]]] [[[[]]]] [[[[[[[[]]]]]]] [[[]]]]
235 [[[[[[[[[]]]]]] [[[]]]] [[[]]]] [[[]]]] [[[[[[]]]]]]
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238 [[[[]]]   [[[[]]]]] [[[[[[[[]]]]]]]] [[[]]]
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240 [[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]] [[[[[[[]]]]]]] [[[]]]
241 [[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]] [[[[[[[]]]]]]] [[[]]]]
242 [[[[[[[]]]]]] [[[]]]] [[[]]] [[[[[[[]]]]]] [[[]]]]
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244 [[[[[[[[]]]]]]] [[[]]] [[[[[[]]]]]]] [[[[[]]]]]
245 [[[[[[[[]]]]]]]] [[[[[[]]]]]] [[[[[[[[]]]]]]]]
246 [[[[[[[]]]]]] [[[]]] [[[[[]]]]]] [[[[[[[]]]]]]]
247 [[[[[[[[]]]]]]] [[[[]]]]] [[[[[[[[]]]]]]] [[[]]]]
248 [[[[[[[[]]]]]]] [[[[[[]]]]]]] [[[[[[[[[]]]]]]]]]
249 [[[[[[[[]]]]]] [[[]]] [[[[[]]]]]] [[[]]]] [[[[]]]]
250 [[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]] [[[]]]
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252 [[[[[[[[]]]]]]]] [[[[]]]] [[[[[[[]]]]]]] [[[]]]
253 [[[[[[[[]]]]]] [[[]]]] [[[]]]] [[[[[[[]]]]]] [[[]]]]
254 [[[[[[[[[]]]]]]]] [[[]]] [[[[]]]]  [[[]]]] [[[]]]
255 [[[[]]]   [[[[]]]]] [[[[[[]]]]]] [[[[]]]]
256 [[[[[]]]]]   [[[]]]
8191 [[[[[[[[[]]]]]]] [[[]]]] [[[[[[[[]]]]]]]] [[[[[[]]]]]] [[[]]] [[[[]]]] [[[[]]]]]
13071 [[[[[[[[[[[]]]]]]] [[[[]]]] [[[[]]]]  [[[]]]] [[[[[]]]]]] [[[]]]] [[[[[[]]]]]] [[[]]]]
524287 [[[[[[[[[]]]]]]] [[[[]]]]] [[[]]] [[[[[[[[]]]]]]]] [[[[]]]] [[[[[[[[]]]]]]] [[[]]] [[[[[[[]]]]]]]] [[[[]]]] [[[[]]]]]
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7

Mathematica

注意:このアルゴリズムは、大きなテスト番号の近くに到達することはできません。実質的に異なるアプローチが必要なので、他の人が低い数字をチェックするためにそのままにしておきます。この投稿は無効とみなされる場合があります。

これが最初の256の数字の始まりです(他の数字は私が始めた後に追加されたので、おそらくそれらのための別の解決策を見つける必要があります)

1=[[]]
2=[[[]]]
3=[[[[]]]]
4=[[[[[]]]]]
5=[[[[[[]]]]]]
6=[[[[[[[]]]]]]]
7=[[[[[[[[]]]]]]]]
8=[[[]]]  [[[[]]]]
9=[[[[]]]]  [[[]]]
10=[[[[[]]]]  [[[]]]]
11=[[[[[[]]]]  [[[]]]]]
12=[[[[[]]]]] [[[[]]]]
13=[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]
14=[[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]]
15=[[[[[[]]]]]] [[[[]]]]
16=[[[]]]   [[[[]]]]
17=[[[[]]]   [[[[]]]]]
18=[[[[[]]]   [[[[]]]]]]
19=[[[[[[]]]   [[[[]]]]]]]
20=[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]]
21=[[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]]]
22=[[[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]]]]
23=[[[[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]]]]]
24=[[[[[[[]]]]]]] [[[[[]]]]]
25=[[[[[[]]]]]]  [[[]]]
26=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]]
27=[[[[]]]]   [[[]]]
28=[[[[[]]]]   [[[]]]]
29=[[[[[[]]]]   [[[]]]]]
30=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]]
31=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]]]
32=[[[]]]  [[[[[[]]]]]]
33=[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]]
34=[[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]]]
35=[[[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]]]]
36=[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]
37=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]]
38=[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]]]
39=[[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]]]]
40=[[[]]]  [[[[]]]] [[[[[[]]]]]]
41=[[[[]]]  [[[[]]]] [[[[[[]]]]]]]
42=[[[[[[[[]]]]]]]] [[[[[[[]]]]]]]
43=[[[[[[[[[]]]]]]]] [[[[[[[]]]]]]]]
44=[[[[[[]]]]  [[[]]]]] [[[[[]]]]]
45=[[[[]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]
46=[[[[[]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]]
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48=[[[]]]   [[[[]]]] [[[[]]]]
49=[[[[[[[[]]]]]]]]  [[[]]]
50=[[[[[[[[[]]]]]]]]  [[[]]]]
51=[[[[[[[[[[]]]]]]]]  [[[]]]]]
52=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[]]]
53=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[]]]]
54=[[[[]]]]   [[[]]] [[[]]]
55=[[[[[]]]]   [[[]]] [[[]]]]
56=[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[]]]
57=[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[]]]]
58=[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]
59=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]]
60=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[]]]
61=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[]]]]
62=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]]] [[[]]]
63=[[[[]]]]  [[[]]] [[[[[[[[]]]]]]]]
64=[[[[[]]]]]  [[[[]]]]
65=[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]
66=[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]
67=[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]
68=[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]
69=[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]]
70=[[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]]]
71=[[[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]]]]
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73=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]] [[[]]]]
74=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]] [[[]]]
75=[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[]]]]
76=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[]]]]]
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79=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[]]]]]
80=[[[]]]   [[[[]]]] [[[[[[]]]]]]
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100=[[[[[]]]]  [[[]]]]  [[[]]]
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114=[[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[]]]]]]]
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116=[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[[[]]]]]
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121=[[[[[[]]]]  [[[]]]]]  [[[]]]
122=[[[[[[[]]]]  [[[]]]]]  [[[]]]]
123=[[[[[[[[]]]]  [[[]]]]]  [[[]]]]]
124=[[[[[[[[[]]]]  [[[]]]]]  [[[]]]]]]
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127=[[[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]]]]
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130=[[[[[]]]  [[[[[[[[]]]]]]]]]]
131=[[[[[[]]]  [[[[[[[[]]]]]]]]]]]
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133=[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]] [[[]]]]
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140=[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[[]]]]]]
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150=[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[[[[]]]]]]]
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160=[[[]]]  [[[[[[]]]]]] [[[[[[]]]]]]
161=[[[[]]]  [[[[[[]]]]]] [[[[[[]]]]]]]
162=[[[[]]]]  [[[[[]]]]] [[[]]]
163=[[[[[]]]]  [[[[[]]]]] [[[]]]]
164=[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]] [[[]]]
165=[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]] [[[]]]]
166=[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]] [[[]]]
167=[[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]] [[[]]]]
168=[[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]]] [[[]]]
169=[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]  [[[]]]
170=[[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]  [[[]]]]
171=[[[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]  [[[]]]]]
172=[[[[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]  [[[]]]]]]
173=[[[[[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]  [[[]]]]]]]
174=[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[[[[[]]]]]]]
175=[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[[[[[]]]]]]]]
176=[[[]]]   [[[[]]]] [[[[[[]]]]  [[[]]]]]
177=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]] [[[[]]]]
178=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]] [[[[]]]]]
179=[[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]] [[[[]]]]]]
180=[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]
181=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]]
182=[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]]]
183=[[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]]]]
184=[[[[[]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]] [[[[[]]]]]
185=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]] [[[[[[]]]]]]
186=[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]] [[[[[[]]]]]]]
187=[[[[]]]   [[[[]]]]] [[[[[[]]]]  [[[]]]]]
188=[[[[[]]]   [[[[]]]]] [[[[[[]]]]  [[[]]]]]]
189=[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[[[[]]]]]]]]
190=[[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[[[[]]]]]]]]]
191=[[[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[[[[]]]]]]]]]]
192=[[[[[]]]]]  [[[[]]]] [[[[]]]]
193=[[[[[[]]]]]  [[[[]]]] [[[[]]]]]
194=[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]] [[[[]]]]]]
195=[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]] [[[[]]]]
196=[[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]]  [[[]]]
197=[[[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]]  [[[]]]]
198=[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]] [[[[]]]]
199=[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]] [[[[]]]]]
200=[[[[[]]]]  [[[]]]]  [[[]]] [[[]]]
201=[[[[[[]]]]  [[[]]]]  [[[]]] [[[]]]]
202=[[[[[[]]]]  [[[]]]]  [[[]]]] [[[]]]
203=[[[[[[[]]]]  [[[]]]]  [[[]]]] [[[]]]]
204=[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]] [[[[]]]]
205=[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]] [[[[]]]]]
206=[[[[[[[[]]]]  [[[]]]]  [[[]]]]]] [[[]]]
207=[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]] [[[[]]]]
208=[[[]]]   [[[[]]]] [[[[[[]]]]] [[[[]]]]]
209=[[[[]]]   [[[[]]]] [[[[[[]]]]] [[[[]]]]]]
210=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[[[[[[]]]]]]]]
211=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[[[[[[]]]]]]]]]
212=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[]]]] [[[[[]]]]]
213=[[[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]]]] [[[[]]]]
214=[[[[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]]]] [[[[]]]]]
215=[[[[[[[[[]]]]]]]] [[[[[[[]]]]]]]] [[[[[[]]]]]]
216=[[[[[[[]]]]]]]  [[[[]]]]
217=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[[]]]]]
218=[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[[]]]]]]
219=[[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[[]]]]]]]
220=[[[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[[]]]]]]]]
221=[[[[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[[]]]]]]]]]
222=[[[[[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[[]]]]]]]]]]
223=[[[[[[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[[]]]]]]]]]]]
224=[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[]]]  [[[[]]]]
225=[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[]]]]  [[[]]]
226=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[]]]]  [[[]]]]
227=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[]]]]  [[[]]]]]
228=[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[]]]] [[[[[]]]]]
229=[[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[]]]] [[[[[]]]]]]
230=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[]]]] [[[[[]]]]]]]
231=[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]] [[[[[[[[]]]]]]]]
232=[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]  [[[[]]]]
233=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]  [[[[]]]]]
234=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[]]]]  [[[]]]
235=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[]]]]  [[[]]]]
236=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]] [[[[[]]]]]
237=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[]]]]] [[[[]]]]
238=[[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]]] [[[[[[[[]]]]]]]]
239=[[[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]]] [[[[[[[[]]]]]]]]]
240=[[[]]]   [[[[]]]] [[[[[[]]]]]] [[[[]]]]
241=[[[[]]]   [[[[]]]] [[[[[[]]]]]] [[[[]]]]]
242=[[[[[[]]]]  [[[]]]]]  [[[]]] [[[]]]
243=[[[[]]]]  [[[[[[]]]]]]
244=[[[[[]]]]  [[[[[[]]]]]]]
245=[[[[[[]]]]  [[[[[[]]]]]]]]
246=[[[[[[[]]]]  [[[[[[]]]]]]]]]
247=[[[[[[[[]]]]  [[[[[[]]]]]]]]]]
248=[[[[[[[[[]]]]  [[[[[[]]]]]]]]]]]
249=[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]] [[[[]]]]
250=[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]] [[[]]]
251=[[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]] [[[]]]]
252=[[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]]] [[[]]]
253=[[[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]]] [[[]]]]
254=[[[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]]]] [[[]]]
255=[[[[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]]]] [[[]]]]
256=[[[[[]]]]]   [[[]]]

最初の256の数字の合計の長さは7963文字です。これが最適かどうかわかりません。

追加を無視すると、8191と13071の結果は数秒で見つかり、524387は数分で見つかりました

8191=[[[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]]] [[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]
13071=[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[]]]]
524387=[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]] [[[[[]]]]]  [[[[]]]]] [[[[[[[]]]]]]  [[[[]]]]]]

一緒に164文字で。

コードは次のとおりです。

ClearAll[repr, sl, i, j, op, re, frontop, rearop, lastop];
repr[n_] = "";
repr[0] = "[]";
(*Hard-code higher-order solutions*)
repr[65536] = "[[[]]]    [[[[]]]]";
repr[16] = "[[[]]]   [[[[]]]]";
repr[27] = "[[[[]]]]   [[[]]]";
repr[256] = "[[[[[]]]]]   [[[]]]";
repr[3125] = "[[[[[[]]]]]]   [[[]]]";
repr[46656] = "[[[[[[[]]]]]]]   [[[]]]";
repr[823543] = "[[[[[[[[]]]]]]]]   [[[]]]";
repr[16777216] = "[[[[[[[[[]]]]]]]]]   [[[]]]";
repr[387420489] = "[[[[[[[[[[]]]]]]]]]]   [[[]]]";
frontop[n_] = 2;
rearop[n_] = 2;
sl[n_] := If[repr[n] == "", Infinity, StringLength@repr@n];
n = 256;
op[0] := (# + #2) &
op[1] := (#*#2) &
op[2] := (#^#2) &
re[0] := (repr@# <> repr@#2) &
re[1] := (repr@# <> " " <> repr@#2) &
re[2] := (repr@# <> "  " <> repr@#2) &
For[i = 0, i < n, ++i,
  If[sl[i + 1] >= sl[i] + 2,
   repr[i + 1] = "[" <> repr[i] <> "]";
   frontop[i + 1] = 2; rearop[i + 1] = 2
   ];
  For[m = 0, m < 3, ++m,
   If[rearop[i] >= m,
    For[j = 1, j <= i, ++j,
     If[frontop[j] < m || (res = op[m][i, j]) > n, Break[]];
     rep = re[m][i, j];
     If[sl[res] > StringLength@rep ||
       sl[res] == StringLength@rep && m > frontop[res],
      repr[res] = rep;
      If[m == 2,
       frontop[res] = 2; rearop[res] = 1,
       frontop[res] = m;
       rearop[res] = m
       ]
      ]
     ]
    ];
   If[frontop[i] >= m,
    For[j = 1, j <= i, ++j,
     If[rearop[j] < m || (res = op[m][j, i]) > n, Break[]];
     rep = re[m][j, i];
     If[sl[res] > StringLength@rep ||
       sl[res] == StringLength@rep && m > frontop[res],
      repr[res] = rep;
      If[m == 2,
       frontop[res] = 2; rearop[res] = 1,
       frontop[res] = m;
       rearop[res] = m
       ]
      ]
     ]
    ]
   ];
  ];

累乗まで徹底的に検索しました。四分割や高次の操作はありません。高次の操作を手動で試したところ、実際に2 31未満の数値を生成する組み合わせはほんの少ししかなかったので、動作するものをハードコーディングしました。

編集:私の以前の解決策は優先順位について気にせず、ただ物事を一緒に投げた。今、私の新しいコードはそれを修正すると思いますが、最初の256個の数字は変更されておらず、8191(以前は有効でした、私はチェックしました)もありません...そして私のコードが実際に修正したかどうかを今すぐ伝えるのは遅すぎます。優先順位の確認が少し複雑になったため、明日ももう一度見て、説明を追加します(ただし、検索時間が短縮されることを期待しています)。

編集:さて、予想通りいくつかのバグがありました。私は今それを修正し、1-256の全長を7963に増やしたと思います。これがもはや最適かどうかはわかりません。なぜなら、高次の操作が可能であれば、次善の部品からより短い解を見つけることができるかもしれないからです。コードを少しクリーンアップすることができたら、説明が続きます。


2
状況を変え続けて申し訳ありませんが、リスト形式をより読みやすいものに更新しました。私が誓う最後の大きな変化!
カルビンの趣味14

1
あなたは256を欠けているようにも見えます
カルバンの趣味

1
@ Calvin'sHobbiesテトラションを修正および追加しました。1〜256の範囲を最適に解決したと思います。
マーティンエンダー14

1-256は8181文字で、それぞれの間に改行またはセミコロンが入っているようです。全体的に素晴らしい仕事です!
スパー14

あなたの16は次善のようです。16は4 ^ 2、つまり18文字で表されますが、2 ^^ 3では17文字になります。
isaacg 14

1

Python 9219b

これは私の2番目のエントリです。私はゼロから始めて、ソートされたリストと辞書にblistパッケージを使用することや、大規模なソリューションを見つけるための新しいアプローチを含む、データの新しい配置を試みました。最適な1-256を持っていると思います。ランタイムを30秒から4mに増やすと、大きなテストケースが約30バイト短縮されました。

# https://pypi.python.org/pypi/blist/
# provides sorteddict
from blist import *

import math, sys

TABLE_SIZE=2**8
MAX_INT = 2**31

repr = sorteddict()

for i in range(12):
    repr[i] = sorteddict({(i*2+2,-1,-1):("["*(i+1)+"]"*(i+1), str(i))});

repr    [65536] = sorteddict({(18, 4, 4):("[[[]]]    [[[[]]]]", "2^^^3")}); # 2^^^3 = 2^^(2^^2) = 2^(2^(2^2))
repr       [16] = sorteddict({(17, 3, 3):("[[[]]]   [[[[]]]]", "2^^3")}); # 2^^3 = 2^(2^2)
repr       [27] = sorteddict({(17, 3, 3):("[[[[]]]]   [[[]]]", "3^^2")}); # 3^^2 = 3^3
repr      [256] = sorteddict({(19, 3, 3):("[[[[[]]]]]   [[[]]]", "4^^2")}); # 4^^2 = 4^4
repr     [3125] = sorteddict({(21, 3, 3):("[[[[[[]]]]]]   [[[]]]", "5^^2")}); # 5^^2 = 5^5
repr    [46656] = sorteddict({(23, 3, 3):("[[[[[[[]]]]]]]   [[[]]]", "6^^2")}); # 6^^2 = 6^6
repr   [823543] = sorteddict({(25, 3, 3):("[[[[[[[[]]]]]]]]   [[[]]]", "7^^2")}); # 7^^2 = 7^7
repr [16777216] = sorteddict({(27, 3, 3):("[[[[[[[[[]]]]]]]]]   [[[]]]", "8^^2")}); # 8^^2 = 8^8
repr[387420489] = sorteddict({(29, 3, 3):("[[[[[[[[[[]]]]]]]]]]   [[[]]]", "9^^2")}); # 9^^2 = 9^9

def expr_to_repr(a,op,b):
    rep_a = None
    for d,r in repr[a].iteritems():
        op_min, op_max = ((0,9),(1,9),(3,9))[op]
        if (d[1]==-1 or d[1]>=op_min) and d[2]<=op_max:
            rep_a = (d,r)
            break
    if not rep_a:
        rep_a = ((a*2+2,-1,-1),("["*(a+1)+"]"*(a+1), str(a)));

    rep_b = None
    for d,r in repr[b].iteritems():
        op_min, op_max = ((0,9),(1,9),(3,9))[op]
        if (d[1]==-1 or d[1]>=op_min) and d[2]<=op_max:
            rep_b = (d,r)
            break
    if not rep_b:
        rep_b = ((b*2+2,-1,-1),("["*(b+1)+"]"*(b+1), str(b)));

    r = rep_a[1][0] + " "*op + rep_b[1][0]

    return (
            (
                len(r),
                min(op, rep_a[0][1] if rep_a[0][1]!=-1 else op, rep_b[0][1] if rep_b[0][1]!=-1 else op), 
                max(op, rep_a[0][2], rep_b[0][2])
            ),
            ( 
                r, 
                expr_to_string(rep_a[1][1],op,rep_b[1][1])
            )
        );

def opsym(op):
    return ("+","*","^","^^")[op]

def expr_to_string(a,op,b):
    return str(a) + opsym(op) + str(b)

def calc(a,op,b):
    if op == 0:
        return min(a+b,MAX_INT)
    elif op == 1:
        return min(a*b,MAX_INT)
    elif op == 2:
        if (b*math.log10(a)>math.log10(MAX_INT)):
            return MAX_INT
        return min(a**b,MAX_INT)
    else:
        t = a
        for h in range(b):
            t = calc(a,op-1,t)
            if t>=MAX_INT:
                t = MAX_INT
                break
        return t

def populate_repr(a,op,b):
    o = (a,op,b)
    n = calc(*o)
    if n == MAX_INT:
        return n
    if n not in repr:
        repr[n] = sorteddict()
    r = expr_to_repr(*o)
    if conditional_replace_repr(n,r):
        for i in range(1,11):
            conditional_replace_repr(n+i,
                (
                    (
                        r[0][0]+i*2,
                        -1,
                        -1
                    ),
                    (
                        "["*i + r[1][0] + "]"*i,
                        "(" + r[1][1] + "+" + str(i) + ")"
                    )
                )
            )
    return n

def conditional_replace_repr(n,new_rep):
    if n not in repr:
        repr[n] = sorteddict()
        repr[n][new_rep[0]] = new_rep[1]
        return True
    found = None
    repl = False
    for d, r in repr[n].iteritems():
        if d[1] == new_rep[0][1] and d[2] == new_rep[0][2]:
            found = d
            if d[0] > new_rep[0][0]:
                repl = True
            break
    if (not found) or (found and repl):
        repr[n][new_rep[0]] = new_rep[1]
        if found:
            del repr[n][found]
        return True
    return False

def vaguely_decent_repr(n):
    if n <= TABLE_SIZE:
        return repr[n].iteritems().next()[1][0]
    if n in repr:
        return repr[n].iteritems().next()[1][0]
    else:
        keys = sorted(repr.keys(),reverse=True)
        best_rep = None
        tested = 0
        for i in keys:
            if i>n:
                continue
            if tested > 10:
                break
            tested += 1
            cand_rep = vaguely_decent_repr(n-i) + repr[i].iteritems().next()[1][0]
            if (not best_rep) or len(cand_rep) < len(best_rep):
                best_rep = cand_rep
        return best_rep



keys = repr.keys()
for k in keys:
    for d,r in repr[k].iteritems():
        for i in range(1,11):
            conditional_replace_repr(k+i,
                (
                    (
                        d[0]+i*2,
                        -1,
                        -1
                    ),
                    (
                        "["*i + r[0] + "]"*i,
                        "(" + r[1] + "+" + str(i) + ")"
                    )
                )
            )

# initialize the repr array with results of 1..256, 2+2 up to TABLE_SIZE^TABLE_SIZE
for row in range(2,TABLE_SIZE+1):
    for col in range(2,row):
        for op in range(1,3):
            populate_repr(row,op,col)
            if op > 1:
                populate_repr(col,op,row)
    for op in range(1,3):
        populate_repr(row,op,row)
    if row > 10:
        for frac in range(1,10):
            rep_a = repr[row-frac].iteritems().next()
            conditional_replace_repr(row,
                (
                    (
                        rep_a[0][0] + frac*2,
                        -1,
                        -1
                    ),
                    (
                        "["*frac + rep_a[1][0] + "]"*frac,
                        "(" + rep_a[1][1] + "+" + str(frac) + ")"
                    )
                )
            )
        for frac in range(10,row/2):
            rep_a = repr[frac].iteritems().next()
            rep_b = repr[row-frac].iteritems().next()
            conditional_replace_repr(row,
                (
                    (
                        rep_a[0][0]+rep_b[0][0],
                        min(rep_a[0][1],rep_b[0][1]),
                        max(rep_a[0][2],rep_b[0][2])
                    ),
                    (
                        rep_a[1][0] + rep_b[1][0],
                        rep_a[1][1] + "+" + rep_b[1][1]
                    )
                )
            )



# for n,reps in repr.iteritems():
#   for d,r in reps.iteritems():

for n in range(1,257):
    print str(n)+"="+repr[n].iteritems().next()[1][0]

for n in (8191,13071,524287,2147483647,1449565302,1746268229,126528612,778085967,1553783038,997599288):
    print str(n)+"="+vaguely_decent_repr(n)

出力:

1=[[]]
2=[[[]]]
3=[[[[]]]]
4=[[[[[]]]]]
5=[[[[[[]]]]]]
6=[[[[[[[]]]]]]]
7=[[[[[[[[]]]]]]]]
8=[[[]]]  [[[[]]]]
9=[[[[]]]]  [[[]]]
10=[[[[[]]]]  [[[]]]]
11=[[[[[[]]]]  [[[]]]]]
12=[[[[[]]]]] [[[[]]]]
13=[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]
14=[[[[[[[]]]]] [[[[]]]]]]
15=[[[[[[]]]]]] [[[[]]]]
16=[[[]]]   [[[[]]]]
17=[[[[]]]   [[[[]]]]]
18=[[[[[]]]   [[[[]]]]]]
19=[[[[[[]]]   [[[[]]]]]]]
20=[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]]
21=[[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]]]
22=[[[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]]]]
23=[[[[[[[[[]]]]]] [[[[[]]]]]]]]
24=[[[[[[[]]]]]]] [[[[[]]]]]
25=[[[[[[]]]]]]  [[[]]]
26=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]]
27=[[[[]]]]   [[[]]]
28=[[[[[]]]]   [[[]]]]
29=[[[[[[]]]]   [[[]]]]]
30=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]]
31=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]]]
32=[[[]]]  [[[[[[]]]]]]
33=[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]]
34=[[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]]]
35=[[[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]]]]
36=[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]
37=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]]
38=[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]]]
39=[[[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]]]]
40=[[[[[]]]]  [[[]]]] [[[[[]]]]]
41=[[[[]]]  [[[[]]]] [[[[[[]]]]]]]
42=[[[[[[[[]]]]]]]] [[[[[[[]]]]]]]
43=[[[[[[[[[]]]]]]]] [[[[[[[]]]]]]]]
44=[[[[[[]]]]  [[[]]]]] [[[[[]]]]]
45=[[[[]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]
46=[[[[[]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]]
47=[[[[[[]]]]  [[[]]] [[[[[[]]]]]]]]
48=[[[]]]   [[[[]]]] [[[[]]]]
49=[[[[[[[[]]]]]]]]  [[[]]]
50=[[[[[[[[[]]]]]]]]  [[[]]]]
51=[[[[[[[[[[]]]]]]]]  [[[]]]]]
52=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[]]]
53=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[]]]]
54=[[[[]]]]   [[[]]] [[[]]]
55=[[[[[]]]]   [[[]]] [[[]]]]
56=[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[]]]
57=[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[]]]]
58=[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]
59=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[]]]]
60=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[]]]
61=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[]]]]
62=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]]] [[[]]]
63=[[[[]]]]  [[[]]] [[[[[[[[]]]]]]]]
64=[[[[[]]]]]  [[[[]]]]
65=[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]
66=[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]
67=[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]
68=[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]
69=[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]]
70=[[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]]]
71=[[[[[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]]]]]]]
72=[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]] [[[]]]
73=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]] [[[]]]]
74=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]] [[[]]]
75=[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[]]]]
76=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[]]]]]
77=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]] [[[[]]]]]]
78=[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[]]]]
79=[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[]]]]]
80=[[[]]]   [[[[]]]] [[[[[[]]]]]]
81=[[[[]]]]  [[[[[]]]]]
82=[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]
83=[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]]
84=[[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]]]
85=[[[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]]]]
86=[[[[[[[[[]]]]  [[[[[]]]]]]]]]]
87=[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[[]]]]
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89=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[[]]]]]]
90=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[[]]]]
91=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[[]]]]]
92=[[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]] [[[[]]]]]]
93=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]]] [[[[]]]]
94=[[[[[[[[[]]]]   [[[]]]]]]] [[[[]]]]]
95=[[[[[[]]]   [[[[]]]]]]] [[[[[[]]]]]]
96=[[[]]]  [[[[[[]]]]]] [[[[]]]]
97=[[[[]]]  [[[[[[]]]]]] [[[[]]]]]
98=[[[[[[[[]]]]]]]]  [[[]]] [[[]]]
99=[[[[]]]  [[[[[[]]]]]]] [[[[]]]]
100=[[[[[]]]]  [[[]]]]  [[[]]]
101=[[[[[[]]]]  [[[]]]]  [[[]]]]
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106=[[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[[]]]]]]]
107=[[[[[[[[[[]]]]]]  [[[]]]] [[[[[]]]]]]]]
108=[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[]]]]]
109=[[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[]]]]]]
110=[[[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[]]]]]]]
111=[[[[[[[[]]]]]]]  [[[]]]] [[[[]]]]
112=[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[]]]]]
113=[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[]]]]]]
114=[[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[]]]]]]]
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116=[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[[[]]]]]
117=[[[[[[[]]]]   [[[]]]]] [[[[[]]]]]]
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122=[[[[[[[]]]]  [[[]]]]]  [[[]]]]
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129=[[[[]]]  [[[[[[[[]]]]]]]]]
130=[[[[[]]]  [[[[[[[[]]]]]]]]]]
131=[[[[[[]]]  [[[[[[[[]]]]]]]]]]]
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133=[[[[[[[[]]]]]  [[[[]]]]]] [[[]]]]
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135=[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[[]]]]]]
136=[[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[[]]]]]]]
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139=[[[[[[[[]]]]   [[[]]] [[[[[[]]]]]]]]]]
140=[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[[]]]]]]
141=[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[[]]]]]]]
142=[[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[[]]]]]]]]
143=[[[[[[[[]]]]   [[[]]]] [[[[[[]]]]]]]]]
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145=[[[[[[[[]]]]  [[[]]]]]]  [[[]]]]
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