Encontrar los conjuntos más pequeños


14

Considere tres conjuntos A, By Ccada uno contiene nenteros. De esto podemos hacer el set

S_n = {a * b + c | a in A, b in B, c in C}.

Dado un n, hay uno o más tamaños mínimos S_nque dependen de los conjuntos que A,B and Cse hayan elegido.

Los conjuntos pueden contener nenteros distintos (positivo, cero o negativo). No es necesario que sean enteros consecutivos o que los conjuntos sean iguales entre sí, por ejemplo. A = {-1, 0, 5, 10, 27}, B = {2, 5, 6, 10, 14} and C = {-23, 2, 100, 1000,10000}es aceptable (aunque no es una buena idea) por ejemplo.

Tarea

La tarea es escribir código para encontrar el conjunto más pequeño S_nque pueda para cada uno nde 1a 20.

Para cada uno nde 1a 20su código debe emitir el elegido A,B yC junto con el tamaño resultante deS_n

Puntuación

Su puntaje será la suma de los tamaños de S_n que cree. Es decir, será una suma de veinte números.

Cuanto más bajo sea el puntaje, mejor.

Ejemplos

Si A = B = C = {1, 2, 3, 4}entoncesS_4 = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20} cual es de tamaño19 .

Sin embargo, esto no es de ninguna manera óptimo. Por ejemplo, A = B = C = {-1, 0, 1, 2}da S_4 = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, -1, -3, -2}cuál es de tamaño10 .

Tiempos

Como tendré que ejecutar su código para verificar la salida, asegúrese de que no demore más de 30 minutos y 4 GB de RAM en ejecutarse en un escritorio normal.

Notas

Su código realmente debe calcular la salida. No está permitido codificar respuestas precalculadas en su código.


¿Alguien podría encontrar los conjuntos utilizando más tiempo y potencia informática, y luego escribir código para generarlos codificados?
xnor

@xnor Eso parece una trampa para mí. Por favor no hagas eso. Dicho esto, no estoy seguro de cuál sería un enfoque computacionalmente costoso que todavía terminaría. ¡Hay muchos enteros!
Arthur

Respuestas:


8

Óxido, puntaje 1412 1411

src/main.rs

extern crate gmp;

use std::collections::BinaryHeap;
use std::collections::hash_map::{HashMap, Entry};
use gmp::mpz::Mpz;

fn visit(
    queue: &mut BinaryHeap<(i32, i32, i32, Mpz, Mpz)>,
    visited: &mut HashMap<(i32, Mpz), i32>,
    score: i32,
    h: i32,
    k: i32,
    d: Mpz,
    c: Mpz,
) {
    match visited.entry((k, d.clone())) {
        Entry::Occupied(mut e) => {
            if *e.get() < score {
                e.insert(score);
                queue.push((score, h, k, d, c));
            }
        }
        Entry::Vacant(e) => {
            e.insert(score);
            queue.push((score, h, k, d, c));
        }
    }
}

fn main() {
    let mut total = 0;
    for n in 1..21 {
        let a_range = n / 2 - n + 1..n / 2 + 1;
        let min_ab = a_range.start * (a_range.end - 1);
        let mut ab = Mpz::zero();
        for a in a_range.clone() {
            for b in a_range.clone() {
                ab.setbit((a * b - min_ab) as usize);
            }
        }

        let heuristic = |k: i32, d: &Mpz| if k == n {
            0
        } else {
            k + 1 - n -
                (0..d.bit_length())
                    .map(|i| (&ab & !(d >> i)).popcount())
                    .min()
                    .unwrap() as i32
        };

        let mut queue = BinaryHeap::new();
        let mut visited = HashMap::new();

        let (k1, d1) = (0, Mpz::zero());
        let h1 = heuristic(k1, &d1);
        visit(&mut queue, &mut visited, h1, h1, k1, d1, Mpz::zero());
        while let Some((score, h, k, d, c)) = queue.pop() {
            if k == n {
                println!("n={} |S|={}", n, -score);
                println!("  A={:?}", a_range.clone().collect::<Vec<_>>());
                println!("  B={:?}", a_range.clone().collect::<Vec<_>>());
                println!(
                    "  C={:?}",
                    (0..c.bit_length())
                        .filter(|&i| c.tstbit(c.bit_length() - 1 - i))
                        .collect::<Vec<_>>()
                );
                total += -score;
                break;
            }

            let kd = (k, d);
            if score < visited[&kd] {
                continue;
            }
            let (k, d) = kd;

            let (k1, d1) = (k, &d >> 1);
            let h1 = heuristic(k1, &d1);
            visit(
                &mut queue,
                &mut visited,
                score - h + h1,
                h1,
                k1,
                d1,
                &c << 1,
            );

            let (k1, d1) = (k + 1, (&d | &ab) >> 1);
            let h1 = heuristic(k1, &d1);
            visit(
                &mut queue,
                &mut visited,
                score - h - (&ab & !&d).popcount() as i32 + h1,
                h1,
                k1,
                d1,
                &c << 1 | Mpz::one(),
            );
        }
    }

    println!("total={}", total);
}

Cargo.toml

[package]
name = "small"
version = "0.1.0"
authors = ["Anders Kaseorg <andersk@mit.edu>"]

[dependencies]
rust-gmp = "0.5.0"

Compila y ejecuta con cargo run --release .

Salida

n=1 |S|=1
  A=[0]
  B=[0]
  C=[0]
n=2 |S|=3
  A=[0, 1]
  B=[0, 1]
  C=[0, 1]
n=3 |S|=5
  A=[-1, 0, 1]
  B=[-1, 0, 1]
  C=[0, 1, 2]
n=4 |S|=10
  A=[-1, 0, 1, 2]
  B=[-1, 0, 1, 2]
  C=[0, 1, 2, 3]
n=5 |S|=13
  A=[-2, -1, 0, 1, 2]
  B=[-2, -1, 0, 1, 2]
  C=[0, 1, 2, 3, 4]
n=6 |S|=21
  A=[-2, -1, 0, 1, 2, 3]
  B=[-2, -1, 0, 1, 2, 3]
  C=[0, 2, 3, 4, 5, 6]
n=7 |S|=25
  A=[-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3]
  B=[-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3]
  C=[0, 2, 3, 5, 6, 7, 8]
n=8 |S|=35
  A=[-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]
  B=[-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]
  C=[0, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11]
n=9 |S|=39
  A=[-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]
  B=[-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]
  C=[0, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 14]
n=10 |S|=53
  A=[-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5]
  B=[-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5]
  C=[0, 1, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 14, 15]
n=11 |S|=58
  A=[-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5]
  B=[-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5]
  C=[0, 1, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 14, 15, 19]
n=12 |S|=74
  A=[-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
  B=[-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
  C=[0, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 21]
n=13 |S|=80
  A=[-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
  B=[-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
  C=[0, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 21, 22]
n=14 |S|=100
  A=[-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
  B=[-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
  C=[0, 1, 6, 7, 8, 12, 13, 14, 15, 19, 20, 21, 26, 27]
n=15 |S|=106
  A=[-7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
  B=[-7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
  C=[0, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 27]
n=16 |S|=128
  A=[-7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
  B=[-7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
  C=[0, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16, 20, 21, 22, 23, 28, 29, 30, 36]
n=17 |S|=135
  A=[-8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
  B=[-8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
  C=[0, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16, 20, 21, 22, 23, 28, 29, 30, 36, 44]
n=18 |S|=161
  A=[-8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
  B=[-8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
  C=[0, 7, 8, 9, 15, 16, 17, 18, 23, 24, 25, 26, 27, 32, 33, 34, 35, 41]
n=19 |S|=167
  A=[-9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
  B=[-9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
  C=[0, 7, 8, 9, 15, 16, 17, 18, 23, 24, 25, 26, 27, 32, 33, 34, 35, 41, 42]
n=20 |S|=197
  A=[-9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
  B=[-9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
  C=[0, 1, 8, 9, 10, 11, 17, 18, 19, 20, 21, 26, 27, 28, 29, 30, 36, 37, 38, 46]
total=1411

En mi computadora portátil, esto usó aproximadamente 8 minutos y aproximadamente 1.5 GiB de memoria.

Cómo funciona

Suponemos (sin ninguna justificación particular) de que A y B son la gama de enteros consecutivos obvia centrada en 0 o ½, y luego hacer una búsqueda A * para una óptima C dada A y B .


Si lo arreglas By Cpuedes hacer la misma búsqueda A * A? Estoy pensando en una especie de enfoque de descenso coordinado. Arregle todos los conjuntos menos uno, optimice el último y repita.
Arthur

@ Arthur, dudo que una búsqueda en A pueda ejecutarse de manera tan eficiente como una búsqueda en C porque el espacio de resultados parciales no colapsa tan bien, y ya no era trivial hacer que la búsqueda en C se ejecutara dentro del límite de tiempo.
Anders Kaseorg

Interesante. Tal vez puse 10 minutos demasiado bajo. Estoy intrigado si los A = Bdos enteros consecutivos son siempre óptimos. Solo un contraejemplo sería emocionante.
Arthur

3

Axioma, puntaje 1466

)time on

g(a:List INT,b:List INT,c:List INT):List INT==
   s:List INT:=[]
   for i in 1..#a repeat
     for j in 1..#b repeat
       for h in 1..#c repeat
            s:=cons(a.i*b.j+c.h, s)
   removeDuplicates(s)

inc(a:List INT, b:INT):List INT==
    #a=0=>a
    i:=1; len:=#a
    repeat
       if i>len then
             for j in 1..len repeat a.j:=0
             return a
       if i<len then 
         if a.i<a.(i+1) then
               if a.i<b then  
                          a.i:=a.i+1
                          for j in 1..(i-1) repeat a.j:=0
                          break
               for j in 1..i repeat a.j:=0 
       else 
         if a.i<b then 
                   a.i:=a.i+1
                   for j in 1..(len-1) repeat a.j:=0
                   break
       i:=i+1
    a

f(n:PI):List List INT==
   a:List INT:=[0];  b:List INT:=[0];   c :List INT:=[0]
   aix:List INT:=[]; cmin:List INT:=[]; cp:List INT:=[ ]
   s:List INT :=[ ];   c1:List INT:=[0]; smin:INT
   -- costruisce gli insiemi a,b
   i:=1
   for j in 1..n-1 repeat 
      if member?(i,a) then (a:=cons(-i,a);b:=cons(-i,b);i:=i+1)
      else                 (a:=cons( i,a);b:=cons( i,b))
   if n=1 then return [a,b,c,[0],[1]]
   a:=sort(a)
   c :=copy(a); cmin:=copy(a); cp:=copy(a)
   for i in 1..n repeat c.i:=i-3
   for i in 1..n repeat aix:=cons(0, aix)
   -- ottimizzati per i vari casi... si parte da particolari insiemi c
   -- da cui fare le variazioni
   if n>=8         then c.n:=c.n+2  
   if n=10 or n=13 then c.(n-1):=c.(n-1)+2
   if n=9  or n=16 or n=19 then (c.(n-2):=c.(n-2)+1; c.(n-1):=c.(n-1)+1; c.n:=c.n+1)
   smin:=n*n+10  
   repeat
       for i in 1..n repeat cp.i:=c.i+aix.i
       k:=# g(a,b,cp)
       if k<smin then 
                smin:=k; 
                for i in 1..n repeat cmin.i:=cp.i 
                --output ["assign",c,aix,cmin, k]
       inc(aix, 3)
       --output aix
       i:=0;repeat(i:=i+1;if i>n or aix.i~=0 then break)
       if i>n then break
   [sort(a),sort(b),sort(cmin),g(a,b,cmin),[smin]]


h(n:PI):NNI==
    k:=0
    r:List List INT:=[]
    for i in 1..n repeat
         r:=f(i)
         output [i,r.5.1,r.1,r.3]
         k:=k+r.5.1
    k

Los conjuntos serían A = B = [- n / 2..n / 2] si n% 2 == 0 más A = B = [- n / 2 .. ((n / 2) +1)]

El conjunto C es la suma de la matriz como [-2, -1, .. (n-2)] a una matriz arr [] de este tipo [0,0,0,0,0] o [0,1 , 1,1,2] o [0,0,0,0,3] para que la matriz tenga propiedad

 arr[i] <= arr[i+1] for i in 1..n-1

Si desea ser más preciso o su PC es más rápida, puede intentar aumentar '3' en 'inc (aix, 3)' que aumenta el número de matrices para la variación del conjunto C y, por lo tanto, aumentaría la precisión del resultado.

En los resultados, la cadena impresa es

 [n, |{a*b+c for a in A for b in B for c in C}|,A,C]

donde B = A y | S | es el número de elemento de S

(6) -> h 20
   [1,1,[0],[0]]
   [2,3,[0,1],[- 2,- 1]]
   [3,5,[- 1,0,1],[- 2,- 1,0]]
   [4,10,[- 1,0,1,2],[- 2,- 1,0,1]]
   [5,13,[- 2,- 1,0,1,2],[- 2,- 1,0,1,2]]
   [6,21,[- 2,- 1,0,1,2,3],[- 2,- 1,0,1,2,3]]
   [7,25,[- 3,- 2,- 1,0,1,2,3],[- 2,- 1,0,1,2,3,4]]
   [8,35,[- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4],[- 2,- 1,1,2,3,5,6,9]]
   [9,39,[- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4],[- 2,1,2,4,5,6,8,9,12]]
   [10,53,[- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5],[- 2,- 1,2,3,4,6,7,8,11,12]]
   [11,59,[- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5],[- 2,- 1,0,2,3,4,5,7,8,9,12]]
   [12,76,[- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6],[- 2,- 1,0,3,4,5,6,8,9,10,11,14]]
   [13, 82, [- 6,- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6],[- 2,- 1,0,3,4,5,6,8,9,10,11,14,15]]
   [14, 103, [- 6,- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6,7],[- 2,- 1,0,3,4,5,6,7,9,10,11,12,13,16]]
   [15, 110, [- 7,- 6,- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6,7],[- 2,- 1,0,1,4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,17]]
   [16, 134, [- 7,- 6,- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6,7,8],[- 2,- 1,0,1,4,5,6,7,8,9,11,12,13,15,16,19]]
   [17, 142, [- 8,- 7,- 6,- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6,7,8],[- 2,- 1,0,1,4,5,6,7,8,9,11,12,13,14,15,16,19]]
   [18, 169, [- 8,- 7,- 6,- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9],[- 2,- 1,0,1,2,3,4,6,7,8,9,10,11,12,15,16,17,20]]
   [19, 178, [- 9,- 8,- 7,- 6,- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9],[- 2,- 1,0,1,2,5,6,7,8,9,10,11,13,14,15,16,18,19,22]]
   [20, 208, [- 9,- 8,- 7,- 6,- 5,- 4,- 3,- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],[- 2,- 1,0,1,2,3,4,5,7,8,9,10,11,12,13,14,17,18,19,22]]

   (6)  1466
                                                    Type: PositiveInteger
      Time: 0.03 (IN) + 910.75 (EV) + 0.02 (OT) + 24.00 (GC) = 934.80 sec

3

SQL Server, 1495

declare @N int=20;
--set @N=40;
with
  n as(select 1 n union all select n+1 from n where n<@N),
  s as(select n,n/2-n+1 m from n union all select n,m+1 from s where m<n/2),
  t as(select n,m,row_number()over(partition by n order by m) p from s),
  a as(select n,m a,p from t),
  b as(select n,m b,p from t),
  c as(select n,m c,p from t),
  u as(
    select a.n,count(distinct a*b+c) q
    from a,b,c
    where b.n=a.n and c.n=a.n
    group by a.n
  )
select u.n,a,b,c,q,sum(distinct q) N
from u,a,b,c
where a.n=u.n and b.n=u.n and c.n=u.n and b.p=a.p and c.p=a.p
group by grouping sets((u.n,a,b,c,q),());

La solución se puede verificar aquí .

Disculpe porque la salida está en forma de tabla.


3

C, puntaje 1448 1431

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define P printf
#define R return
#define F for

int cmp(const void*a,const void*b)
{int aa, bb;
 aa=*(int*)a; bb=*(int*)b;
 R aa>bb?1:(aa<bb?-1:0);
}

void show(int* a,unsigned n){unsigned i;P("[ ");F(i=0;i<n;++i) P("%d ", a[i]);P("]");}

// l'insieme "a" deve essere del tipo {0,1} {-1,0,1} {-1,0,1,2} {-2,-1,0,1,2} ecc di numero elementi n
// l'insieme "c" e' un insieme di numero elementi n
// l'insieme a cui "r" punta sarà *r={x*y+z : x in a, y in a, z in c }
// ritorna -1 per errore altrimenti il numero di elementi
// di {x*y+z : x in a, y in a, z in c }

int g(int**r,int*a,int*c,unsigned n)
{static int *arrs,*res;
 static unsigned  alen;
 unsigned i,j,k,m,v,vv,len;

 if(a==0||c==0||n<=0||n>128) R -1;
 len=n*n*n;
 if(alen<n)
    {if(arrs) free(arrs);  // leaks: arrs and res remain until the program end
     if(res ) free(res);
     arrs=0; res=0; alen=0;
     arrs=malloc(sizeof(int)*len);
     if(arrs==0)             R -1;
     res =malloc(sizeof(int)*len);
     if(res==0)
         {free(arrs); arrs=0;R -1;}
     alen=n;
    }
 v=0;
 F(k=0;k<n;++k) arrs[v++]=c[k]; // il caso 0 

 F(m=0;m<n&&a[m]<0;++m);// da una parte i positivi dall'altra i negativi; m punta a 0 
                        // il caso 0 non e' trattato
 F(i=0;i<m;++i)    // positivi per negativi
   F(j=m+1;j<n;++j)
      F(k=0;k<n;++k)
         if(-a[i]<=a[j]) arrs[v++]=a[i]*a[j]+c[k];
 F(i=m+1;i<n;++i)  // positivi per positivi
   F(j=i;j<n;++j)
      F(k=0;k<n;++k)
          arrs[v++]=a[i]*a[j]+c[k];
 qsort(arrs,v,sizeof(int),cmp);
 res[0]=arrs[0];  // elimina i doppioni
 F(vv=1,i=1; i<v; ++i)
       if(arrs[i-1]!=arrs[i]) res[vv++]=arrs[i];
 *r=res;
 R vv;
}


int inc(int* a,int len,int b)
{int i,j;
 if(len<1||b<1)R 1;
 F(i=0;;)
   {if(i>=len)
         {F(j=0;j<len;++j)a[j]=0;
          R 1;
         }
    if(i==len-1||a[i]<a[i+1])
               {if(a[i]<b)
                   {a[i]+=1;
                    F(j=0;j<i;++j)a[j]=0;
                    break;
                   }
               }
    i+=1;
   }
 R 0;
}

// a,b,c,cmin sono array e devono avere size n
// s          e' un array deve avere size n*n*n
//            come risultato la sua lunghezza e' *slen
//
int f(int* a,int* b,int* cmin,int* s,int* slen, int n)
{int i,j,k, *c, *aix, *cp, smin, *rs;

 if(slen)*slen=0;
 if(n<1||a==0||b==0||cmin==0||s==0||slen==0)R -1;

 // costruisce a e b
 j=-n/2;
 if(n%2==0)++j;
 F(i=0;i<n;++i,++j) s[i]=cmin[i]=a[i]=b[i]=j;
 // {-x..x}  oppure {-x..(x+1)}

 *slen=n;
 if(n==1)R 1; // caso di un solo elemento
 c  =malloc(sizeof(int)*(n+1)); // **
 if(c==0)R -1;
 aix=malloc(sizeof(int)*(n+1)); // **
 if(aix==0){free(c);R -1;}
 cp =malloc(sizeof(int)*(n+1)); // **
 if(cp==0){free(aix);free(c);R -1;}

 F(i=0;i<n;++i){cp[i]=aix[i]=0;c[i]=i;}
 if(n>=16)//16
    {c[n-1]=c[n-1]+3;c[n-2]=c[n-2]+3;c[n-3]=c[n-3]+3;}
 F(smin=n*n+10;;)
    {cp[0]=c[0];
     F(i=1;i<n;++i) cp[i]=c[i]+aix[i-1];
     k=g(&rs,a,cp,n);
     if(k<smin){F(smin=k,i=0;i<n;++i) cmin[i]=cp[i];
                //P("Assign: %d,  ", k);
                //show(aix,n);P(",");
                //P("Cmin=");show(cmin,n);P("\n");
               }
     //show(aix,n);P("\n");
     if(inc(aix,n-1,7))break;
    }
 free(cp);free(aix);free(c);
 k=g(&rs,a,cmin,n);
 if(k==-1)R -1;
 F(i=0;i<k;++i)s[i]=rs[i];
 *slen=k;
 R k;
}

unsigned h(unsigned nmax)
{time_t                             ti, tf;
 double  dft;
 int i,j, *a, *b, *cmin, *s, slen, rlen, r;
 unsigned                            n,len;
 if(nmax>128||nmax<1)R -1;
 len =nmax*nmax*nmax+1;
 s   =malloc(sizeof(int)*len);      // **
 a   =malloc(sizeof(int)*(nmax+1)); // **
 b   =malloc(sizeof(int)*(nmax+1)); // **
 cmin=malloc(sizeof(int)*(nmax+1)); // **
 if(s==0||a==0||b==0||cmin==0){free(s);free(a);free(b);free(cmin);R -1;}
 ti=time(0);
 F(n=1,r=0;n<=nmax;++n)
    {rlen=f(a,b,cmin,s,&slen,n);
     if(rlen!=-1)
         {P("%d %d", n, rlen); show(cmin,n);P("\n");}
     else break;
     r+=rlen;
    }
 tf=time(0);
 dft=difftime(tf, ti);
 P("Result=%d  secondi=%.0f  minuti=%.0f\n", r, dft, dft/60.0);
free(s);free(a);free(b);free(cmin);
 R r;
}

int main(){h(20); R 0;}

Sería el mismo +/- algo de implementación de Axiom

resultados

1 1[ 0 ]
2 3[ 0 1 ]
3 5[ 0 1 2 ]
4 10[ 0 1 2 3 ]
5 13[ 0 1 2 3 4 ]
6 21[ 0 1 2 3 4 5 ]
7 25[ 0 1 2 3 4 5 6 ]
8 35[ 0 1 3 4 5 7 8 11 ]
9 39[ 0 3 4 6 7 8 10 11 14 ]
10 53[ 0 1 4 5 6 8 9 10 13 14 ]
11 59[ 0 1 2 4 5 6 7 9 10 11 14 ]
12 75[ 0 1 2 5 6 7 8 11 12 13 17 18 ]
13 81[ 0 1 2 5 6 7 8 11 12 13 14 17 18 ]
14 101[ 0 1 2 3 6 7 8 9 10 13 14 15 16 20 ]
15 107[ 0 1 2 3 6 7 8 9 10 13 14 15 16 20 21 ]
16 130[ 0 1 2 6 7 8 9 10 13 14 15 16 17 21 22 23 ]
17 137[ 0 1 2 3 7 8 9 10 11 15 16 17 18 19 23 24 25 ]
18 163[ 0 1 2 3 7 8 9 10 11 12 16 17 18 19 20 25 26 27 ]
19 171[ 0 1 2 3 4 8 9 10 11 12 13 17 18 19 20 21 26 27 28 ]
20 202[ 0 1 2 3 7 8 9 10 11 12 13 17 18 19 20 21 22 27 28 29 ]
Result=1431  secondi=618  minuti=10

2

Python 2 , puntaje 1495

f=lambda n:range(-n/2+1,n/2+1)
f_A=f_B=f_C=f

def comb_set(A, B, C):
	return sorted({a*b+c for a in A for b in B for c in C})

def S(n):
	return comb_set(f_A(n), f_B(n), f_C(n))

Pruébalo en línea!

Una línea de base simple para que cada conjunto sea un intervalo de longitud-n centrado alrededor de 0, ligeramente desequilibrado incluso para n. El TIO tiene código Python para calcular su puntaje.

1   1
2   3
3   5
4   10
5   13
6   21
7   25
8   36
9   41
10  55
11  61
12  78
13  85
14  105
15  113
16  136
17  145
18  171
19  181
20  210

Total: 1495

El tamaño es (n*n+1)/2para n impar y (n*n+n)/2para n par.


@Arthur agregado. Me gustaría decir que esto es solo un comienzo, pero aún no tengo idea de cómo hacerlo mejor :) Algo como el fenómeno de suma de productos se interpone en el camino.
xnor

1
Conecté la secuencia de resultados en OEIS. Está ahí , y con una definición completamente diferente.

Parece que fue solo un comienzo después de todo.
Arthur

1

Mathematica, puntaje 1495

z = 0;
For[n = 1, n <= 20, n++,
r = Range[n] - Ceiling[n/2];
Print["S_n size=", x = (s = Length@#;
  Length@
   Union@Flatten@
     Table[#[[i]]*#[[j]] + #[[k]], {i, s}, {j, s}, {k, s}]) &[r], 
"  ", "A=B=C=", r]; z = z + x]
Print["SCORE=", z]

Tamaño S_n = 1 A = B = C = {0}
Tamaño S_n = 3 A = B = C = {0,1}
Tamaño S_n = 5 A = B = C = {- 1,0,1}
Tamaño S_n = 10 A = B = C = {- 1,0,1,2}
S_n tamaño = 13 A = B = C = {- 2, -1,0,1,2}
S_n tamaño = 21 A = B = C = { -2, -1,0,1,2,3}
S_n tamaño = 25 A = B = C = {- 3, -2, -1,0,1,2,3}
S_n tamaño = 36 A = B = C = {- 3, -2, -1,0,1,2,3,4}
S_n tamaño = 41 A = B = C = {- 4, -3, -2, -1,0,1,2 , 3,4}
S_n tamaño = 55 A = B = C = {- 4, -3, -2, -1,0,1,2,3,4,5}
S_n tamaño = 61 A = B = C = {-5, -4, -3, -2, -1,0,1,2,3,4,5}
S_n tamaño = 78 A = B = C = {- 5, -4, -3, -2 , -1,0,1,2,3,4,5,6}
S_n tamaño = 85 A = B = C = {- 6, -5, -4, -3, -2, -1,0,1 , 2,3,4,5,6} S_n tamaño = 136 A = B = C = {- 7, -6, -5, -4, -3, -2, -1,0,1,2,3 , 4,5,6,7,8}
S_n tamaño = 105 A = B = C = {- 6, -5, -4, -3, -2, -1,0,1,2,3,4, 5,6,7}
S_n tamaño = 113 A = B = C = {- 7, -6, -5, -4, -3, -2, -1,0,1,2,3,4,5, 6,7}

Tamaño S_n = 145 A = B = C = {- 8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1,0,1,2,3,4,5,6,7 , 8}
Tamaño S_n = 171 A = B = C = {- 8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1,0,1,2,3,4,5,6,7 , 8,9}
S_n tamaño = 181 A = B = C = {- 9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1,0,1,2,3 , 4,5,6,7,8,9}
Tamaño S_n = 210 A = B = C = {- 9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1 , 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
PUNTUACIÓN = 1495


1

C ++, puntaje 1411

Conjeturando A y B son enteros consecutivos centrados cerca de 0, simplemente use el recocido simulado para encontrar C.

Fuente:

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <random>
#include <bitset>
#include <cmath>

using namespace std;

using bools = bitset<270>;
using irand = uniform_int_distribution<int>;
ranlux48 gen;
uniform_real_distribution<double> frand(0, 1);

int evaluate(const bools& a, const vector<int>& v)
{
    bools t = a;
    for (int i : v) t |= a << i;
    return t.count();
}

vector<int> best;
int best_score, prev_score;

void transition(double Temp, int Q, const bools& a, vector<int>& now)
{
    int rep, pos, tmp;
    do rep = irand(1, Q)(gen); while (find(now.begin(), now.end(), rep) != now.end());
    pos = irand(0, now.size() - 1)(gen);
    tmp = now[pos];
    now[pos] = rep;
    int now_score = evaluate(a, now);
    if (now_score <= prev_score || frand(gen) < exp((double)(prev_score - now_score))) {
        prev_score = now_score;
        if (now_score < best_score) best_score = now_score, best = now;
    }
    else now[pos] = tmp;
}

int main()
{
    int score = 0;
    for (int N = 1; N <= 20; N++) {
        gen.seed(0);
        int first = -N / 2, last = first + N, Q = N * 3;
        bools st;

        for (int i = first; i < last; i++)
            for (int j = first; j < last; j++)
                st[i * j + last * last] = true;

        vector<int> lst;
        for (int i = 1; i < N; i++) lst.push_back(i);

        best = lst;
        prev_score = best_score = evaluate(st, lst);

        if (N != 1)
            for (double Temp = 70.; Temp > 0; Temp -= 3e-5) transition(Temp, Q, st, lst);
        sort(best.begin(), best.end());
        cout << "N = " << N << "; |S| = " << best_score << endl;
        cout << " A = B = {";
        for (int i = first; i < last; i++) cout << i << (i != last - 1 ? ", " : "}\n");
        cout << " S = {0";
        for (int i : best) cout << ", " << i;
        cout << "}\n";

        score += best_score;
    }
    cout << "Score: " << score << endl;
}

Resultados:

N = 1; |S| = 1
 A = B = {0}
 S = {0}
N = 2; |S| = 3
 A = B = {-1, 0}
 S = {0, 1}
N = 3; |S| = 5
 A = B = {-1, 0, 1}
 S = {0, 1, 2}
N = 4; |S| = 10
 A = B = {-2, -1, 0, 1}
 S = {0, 1, 2, 3}
N = 5; |S| = 13
 A = B = {-2, -1, 0, 1, 2}
 S = {0, 1, 2, 3, 4}
N = 6; |S| = 21
 A = B = {-3, -2, -1, 0, 1, 2}
 S = {0, 1, 2, 3, 4, 5}
N = 7; |S| = 25
 A = B = {-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}
 S = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
N = 8; |S| = 35
 A = B = {-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3}
 S = {0, 3, 4, 6, 7, 10, 11, 14}
N = 9; |S| = 39
 A = B = {-4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4}
 S = {0, 3, 4, 6, 7, 8, 10, 11, 14}
N = 10; |S| = 53
 A = B = {-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4}
 S = {0, 1, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 14, 15}
N = 11; |S| = 58
 A = B = {-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5}
 S = {0, 1, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 14, 15, 19}
N = 12; |S| = 74
 A = B = {-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5}
 S = {0, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 21}
N = 13; |S| = 80
 A = B = {-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
 S = {0, 6, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 18, 21, 22, 23, 27}
N = 14; |S| = 100
 A = B = {-7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
 S = {0, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 20, 21, 25, 26}
N = 15; |S| = 106
 A = B = {-7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
 S = {0, 5, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 18, 19, 20, 21, 25, 26, 32}
N = 16; |S| = 128
 A = B = {-8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
 S = {0, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16, 21, 22, 23, 24, 29, 30, 31, 37}
N = 17; |S| = 135
 A = B = {-8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
 S = {0, 6, 7, 8, 13, 14, 15, 16, 21, 22, 23, 24, 29, 30, 31, 37, 45}
N = 18; |S| = 161
 A = B = {-9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
 S = {0, 7, 8, 9, 14, 15, 16, 17, 18, 22, 23, 24, 25, 26, 31, 32, 33, 40}
N = 19; |S| = 167
 A = B = {-9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
 S = {0, 7, 8, 9, 15, 16, 17, 18, 23, 24, 25, 26, 27, 32, 33, 34, 35, 41, 42}
N = 20; |S| = 197
 A = B = {-10, -9, -8, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
 S = {0, 8, 9, 10, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 26, 27, 28, 29, 35, 36, 37, 38, 45, 46}
Score: 1411

Con -O2 en mi computadora, se necesitan 50 segundos para calcular todos los resultados.

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