challenge Meertens数

お題#100「正整数のゲーデル数化?」で定義した goedel を適用すると自分自身になるような数,すなわち goedel (n) == n となるような正整数 n を見つける関数を定義してください.

このような数のことをMeertens数と言うそうです.

32bitsの符号なし整数(あるいは10進10桁整数)までの範囲で探すのにどのくらい計算時間がかかったかをCPUのスペックとともに教えてください.また,その実装で64bit符号なし整数(あるいは10進20桁整数)までの範囲で探すのにどのくらい計算時間がかかりそうか見積ってください(もちろん実際に計算して計算時間を示していただくのでもかまいません).

補足:

自分でやってみたHaskellでは30行ほどのプログラムで、10進10桁の範囲までの探索は ghci で 4.56秒(CPU Intel Core 2 Duo 2.6GHz)でした。

Posted feedbacks - StandardML

MLtonでコンパイルして、符号無し32bit整数までで約2時間40分。64bitでは834174年。遅すぎですね。

  mlton meertes.sml
  ./meertes 4294967295
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fun goedel n = let
  open IntInf

  val p = [
     2,  3,  5,  7, 11, 13, 17, 19, 23, 29,
    31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71
    ]
  val a = map (valOf o Int.fromString o str) ((explode o toString) n)
in
  ListPair.foldl (fn (x, y, z) => pow (x, y) * z) 1 (p, a)
end

fun meertens n = let
  fun loop i =
    if i > n then ()
    else
      if goedel n = n then (print (IntInf.toString n ^ "\n"); loop (i + 1))
      else loop (i + 1)
  in
    loop 0
  end

val _ = (meertens o valOf o IntInf.fromString o hd o CommandLine.arguments) ()

SMLにも移植。爆速になったけど、MLtonでもSBCLより遅い。。。
10桁で0.79秒、20桁で9時間56分。

  ./110 10  0.79s user 0.00s system 99% cpu 0.795 total
  ./110 20  35746.36s user 4.25s system 99% cpu 9:56:05.18 total
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val p = [
   2,  3,  5,  7, 11, 13, 17, 19, 23, 29,
  31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71
  ] : IntInf.int list

fun basis n = (rev o map (fn x => IntInf.pow (10, x)) o List.tabulate) (n, fn x => x)

fun meertens n = let
  val lst = List.tabulate (n, fn x => x + 1)

  open IntInf

  fun loop _ [] _ prod sum _ =
    if prod = sum then print (toString sum ^ "\n") else ()
    | loop (p::ps) (b::bs) bound prod sum start = let
      fun f x = let
        val pp = pow (p, x)
      in
        if pp <= bound then
          loop ps bs (bound div pp) (prod * pp) (sum + b * fromInt x) 0
        else ()
      end

      open Int
      val lst = List.tabulate (10 - start, fn x => x + start)
    in
      app f lst
    end
in
  app (fn i => loop p (basis i) (IntInf.pow (10, i)) 1 0 1) lst
end

val _ = (meertens o valOf o Int.fromString o hd o CommandLine.arguments) ()

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