Целые числа утомительно представлять в Brain-Flak . Есть 8 операторов:

()      Evaluates to 1, but does not push anything on any stack
[]      Evaluates to an indeterminate value for the purposes of this question
{}      Removes the top of the stack and evaluates to it
<>      Switches to or back from the alternate stack and evaluates to zero
(foo)   Pushes the value of the expression foo to the stack and evaluates to it
[foo]   Evaluates to the negation of foo
{foo}   Evaluates the expression foo until the top of the stack is zero
<foo>   Evaluates to zero but executes foo anyway

fooможет состоять из нескольких операторов, в этом случае они оцениваются и суммируются. Например, (()())выталкивает 2в стек (и оценивает 2тоже).

Очевидно, что этот (()...())механизм бесполезен в Code Golf, так как для представления больших чисел требуются n*2+2байты. Поэтому ваша задача состоит в том, чтобы написать программу или функцию, которые будут выводить как можно меньше байт программы Brain-Flak, которая будет выдавать заданное положительное целое число nв активный стек. Эта программа не должна делать никаких предположений о существующем содержимом стеков, поэтому она не должна оставлять стеки замененными, добавлять или удалять дополнительные значения из стеков.

Хотя ваша программа или функция должна быть способна возвращать работающую программу Brain-Flak для всех входов от 1 до 1 000 000, победителем будет программа или функция, которая генерирует наименьший набор соответствующих программ Brain-Flak для всех 1061 простых чисел от 1000 до 10000 . Вы должны отметить общий размер ваших выходов для этих 1061 входов как часть вашего представления. Ваша программа или функция может принять целое число и вернуть (цепочку) программу Brain-Flak в любом из обычных приемлемых форматов ввода / вывода. Связи будут разорваны с использованием размера вашей программы или функции.

Python 2, 59394 59244 58534 58416 58394 58250

Хорошо, вот мое решение.

import re
import math

cache = {0:"<()>"}

def find(x,i,j):
    return i*((x**2+x)/2)+(j+1)*((x**2-x)/2)

def solve(x, i, j):
    a = (i + j + 1)/2.
    b = (i - j - 1)/2.
    c = -x
    return (-b + math.sqrt(b**2 - 4*a*c))/(2*a)

def size(i,j=0):
    return 4*(i+j)+14

def polynomials(n):
    upperBound = int(4*math.log(n,2))
    i = 0
    answers = []
    while size(i) < upperBound:
        for j in range(i):
            sol = int(solve(n, i-j, j)+.5)
            if find(sol, i-j, j) == n:
                answers.append((sol, i-j, j))
        i += 1
    return answers

def complement(character):
        dict = {"(":")","{":"}","<":">","[":"]",")":"(","}":"{",">":"<","]":"["}
        return dict[character]

def findMatch(snippet, index):
        increment = 1 if snippet[index] in "({<[" else -1
        stack = []
        if snippet[index] in "(){}<>[]":
                stack.append(snippet[index])
        while len(stack) > 0 and index + increment < len(snippet):
                index += increment
                if snippet[index] in "(){}<>[]":
                        if complement(snippet[index]) == stack[-1]:
                                stack = stack[:-1]
                        else:
                                stack.append(snippet[index])
        return index

def isPrime(n):
    return not [0 for x in range(2,int(n**.5)+1) if n%x==0] and n>1

def getPrimeFactors(n):
    return [x for x in range(2,n/2) if n%x==0 and isPrime(x)]

def divHardcode(n,m):
    assert n%m == 0
    assert m != 1
    assert n != 1
    binary = bin(m)[3:]
    return (binary.count("1")+len(binary))*"("+getBF(n/m)+")"*binary.count("1")+binary.replace("1","){}{}").replace("0","){}")

def isTriangular(n):
    #Triangles must be between sqrt(2n) and cbrt(2n)
    if n < 0: return isTriangular(-n)
    for x in range(int((2*n)**(1/3.)),int((2*n)**.5)+1):
        if (x**2+x) == 2*n:
            return True
    return False

def getTriangle(n):
    if n < 0: return -getTriangle(-n)
    #Triangles must be between sqrt(2n) and cbrt(2n)
    for x in range(int((2*n)**(1/3.)),int((2*n)**.5)+1):
        if (x**2+x) == 2*n:
            return x
    #If we don't find one we made a mistake
    assert False

def getSimpleBF(n):
    if n in cache:return cache[n]
    if n < 0:
        # There is room for better solutions here
        return "["+getSimpleBF(-n)+"]"
    elif n == 0:
        return ""
    elif n < 6:
        return "()"*n
    #Non-edge cases
    solutions = []
    factors = getPrimeFactors(n)
    if n >= 78 and isTriangular(n):
        solutions.append(
           min([push(getTriangle(n))+"{({}[()])}{}","<"+push(getTriangle(n)+1)+">{({}[()])}{}"],key=len)
        )
    polynomialSolutions = polynomials(n)
    for polynomial in polynomialSolutions:
        solutions.append("<%s>{%s({}[()])%s}{}"%(push(polynomial[0]),"({})"*polynomial[1],"({})"*polynomial[2]))
        #Mod 3 tricks
    if n % 3 == 2:
       solutions.append(("((%s)()){}{}")%getBF(n/3))
    elif n % 3 == 1:
       solutions.append(("((%s)()()){}{}")%getBF(n/3-1))
    #Basic solutions
    if isPrime(n):
        solutions.append(getSimpleBF(n-1) + "()")
    else:
        #TODO multithread
        solutions += map(lambda m:divHardcode(n,m),factors)
    return min(solutions,key=lambda x:len(unpack(x)))

def getBF(n):
    if n in cache: return cache[n]
    result = getSimpleBF(n)
    index = n - 1
    while index > n-(len(result)/2):
        score = getSimpleBF(index)+getSimpleBF(n-index)
        if len(score) < len(result):result = score
        index -= 1
    index = n + 1
    while index < n+(len(result)/2):
        score = getSimpleBF(index)+getSimpleBF(n-index)
        if len(score) < len(result):result = score
        index += 1
    cache[n] = result
    return result

def unpack(string):
    reMatch = re.match("\(*<",string)
    if reMatch:
        location =reMatch.span()
        return string[location[1]:findMatch(string,location[1]-1)] +string[:location[1]-1] + string[findMatch(string,location[1]-1)+1:]
    return string

def push(n):
    return unpack("("+getBF(n)+")")

def kolmo(string):
    code = push(ord(string[-1]))
    stringVector = map(ord,string)
    for x,y in zip(stringVector[-1:0:-1],stringVector[-2::-1]):
        code = "("+code+getBF(y-x)+")"
    code = code.replace("<()>)",")")
    return code

def kolmo(stringVector):
    code = push(stringVector[-1])
    for x,y in zip(stringVector[-1:0:-1],stringVector[-2::-1]):
        code = "("+code+getBF(y-x)+")"
    code = code.replace("<()>)",")")
    return code


if __name__ == "__main__":
    import primes
    sum = 0
    for prime in primes.nums:
        print push(prime)
        sum += len(push(prime))
    print sum

Соответствующая функция есть push(n). Чтобы вызвать его, просто нажмите push на целое число, которое вы хотите представить.

объяснение

Основной оптимизацией, выполняемой программой, является умножение жесткого кодирования. Идея умножения жесткого кодирования довольно проста. Вы нажимаете на число, а затем нажмите и нажмите его, чтобы создать новое значение. Например, чтобы умножить на два, вы можете использовать следующий код, ((n){})где n код, производящий конкретное число. Это работает, потому что оба (n)и {}имеют значение n.

Эта простая идея может быть сделана более сложной для больших чисел. Возьмем, к примеру, 5 некоторое время назад было обнаружено, что лучший способ умножить на пять был (((n)){}){}{}. Этот код делает две копии из n, умножает одну на 4 и добавляет две. Используя ту же стратегию, я делаю каждое умножение на основе двоичного представления числа. Я не буду вдаваться в детали того, как это работает прямо сейчас, но я делаю это, отсекая первое двоичное представление и заменяя 0 на ){}1 и 1 на){}{}, Затем он проверяет, что n нажимается соответствующее количество раз, и балансирует все скобки. (Если вы хотите узнать, как это делается, вы можете посмотреть мой код). Если вы хотите знать, почему это работает, просто спросите меня в комментарии. Я не думаю, что кто-то на самом деле читает все обновления моего поста, поэтому я оставил объяснение.

Когда алгоритм пытается найти жесткий код умножения, он пробует все простые числа чисел. Он игнорирует составные факторы, потому что в какой-то момент составные факторы всегда можно выразить более кратко, как свои основные факторы, неизвестно, так ли это до сих пор.

Другой механизм сохранения байтов - это поиск полиномиального решения. Существуют определенные формы многочленов, которые легко представить с помощью убывающих циклов. Эти многочлены включают, но не ограничиваются ими, многоугольные числа. Эта оптимизация находит многочлены, которые соответствуют форме, и создает код, который их создает.

Выход

вставить бен

Brain-Flak, 64664

Попробуйте онлайн!

Вот мой аннотированный код

({}<
 ((((()()()()()){}){}){}()) #41
>)
{
 (({})[()()()()()()])
 ([({}<(())>)](<>)){({}())<>}{}<>{}{}<>(({})){(<{}({}<>)>)}{}({}<>)
 {((< #IF
  {} 
  {({}[()]< #FOR
   ((((()()()()()){}){}){}()) #41
   (({})[()])                 #40
  >)}{}
 >))}{}
 (({}))
 #MOD2
 {(<
  ({}<(())>)({<({}[()]<>)><>(()[{}])<><({}<>)>}{}<({}<>)><>)<>({}<>)
  {((<{}({}< #IF
   {}
   (((()()()()())({})({})({}){})({})({})({}){})  #125
   (({})[()()])                                  #123
   ((((()()()()()){}){}){}())                    #41
   <>
   ((((()()()()()){}){}){})                      #40
   <>
   >)

  >))}{}{}
 >)}{}
 #MOD2 (number 2)
 (({}))
 ({}(())){({}[()]<>)<>(()[{}])<>({}<>)}{}
 (({})<([{}]{})>)
 {
  ({}[()]<<>
    ((((()()()()()){}){}){}) #40
    (({})())                 #41
   <>>)
 }{}
}{}
<>{({}<>)<>}<>((((()()()()()){}){}){})

объяснение

На данный момент это реализует только два правила:

• Если n делится на два, вернуть (n/2){}

• Если n не делится на два, вернуть n-1()

Он также жестко кодирует все числа меньше 6.

Perl 59222 59156 58460 знаков

• n() (11322660 символов)
• (n){}() (64664 знака)
• ((n)){}{} (63610 знаков)
• ((n)()){}{} (63484 символа) - это новый расчет
• (n){({}[()])}{} (60748 символов)
• n[m] (62800 знаков)
• (n){m({}[l])}{} (58460 знаков) - это новый расчет

Формула для этого последнего расчета n(n/l+1)/2+mn/l. Я пробовал некоторые другие вычисления, но они больше не помогают для данного вывода. Программа фактически генерирует все значения до 9999, но затем перечисляет заданные простые числа и их общую длину.

@primes = (<list of the 4-digit prime numbers here>);
@numbers = ();
for ($i = 1; $i < 10000; $i++) {
  $numbers[$i] = "()" x $i; # default calculation
}
for ($i = 2; $i < 10000; $i++) {
  for ($j = 1; $j < 8; $j++) {
    &try($i, "$numbers[$i+$j]\[$numbers[$j]]");
  }
  &try($i + 1, "$numbers[$i]()");
  &try($i * 2, "($numbers[$i]){}");
  &try($i * 3, "(($numbers[$i])){}{}");
  &try($i * 3 + 2, "(($numbers[$i])()){}{}");
  for ($l = 1; $l * $l < $i; $l++) { 
    unless ($i % $l) { 
      for ($j = 0; ($k = (($i + $j + $j) * $i / $l + $i) / 2) < 10000; $j++) { 
        &try($k, "($numbers[$i]){$numbers[$j]({}[$numbers[$l]])}{}");
      } 
    } 
  } 
}
$len = 0;
foreach (@primes) {
  print "($numbers[$_])\n";
  $len += 2 + length $numbers[$_];
}
print "$len\n";
sub try {
  ($n, $s) = @_;
  $numbers[$n] = $s if (length($numbers[$n]) > length $s);
}

Python, 59136 58676 символов

Функция игры в гольф Brainflak:

m=11111
R=range(0,m)
R[1]="()"
R[2]="()()"
l=2
def a(v,r):
 if v>0 and v<m:
  if isinstance(R[v],int) or len(r)<len(R[v]):
   R[v]=r
   if v<R[0]:
    R[0]=v
def s(v,k):
 S=0
 while v>0:
  S+=v
  v-=k
 return S
p=lambda r:"("+r+")"
w=lambda r:"{({}["+r+"])}{}"
def q(r,v):
 for i in range(1,v):
  r="("+r+")"
 for i in range(1,v):
  r+="{}"
 return r
def e(r,v,k):
 for i in range(0,k):
  r=q(r,v)
 return r
while l<m:
 R[0]=l+1
 a(l*2,q(R[l],2)) 
 a(l*3,q(R[l],3))
 a(l*5,q(R[l],5))
 a(l*7,q(R[l],7))
 for i in range(1,l):
  a(l+i,R[l]+R[i])
  a(l-i,R[l]+"["+R[i]+"]")
  if l%i==0:
   t=s(l-i,i)
   a(s(l,i),p(R[l])+w(R[i]))
   a(l+2*t,p(R[l])+q(w(R[i]),2))
   a(l+4*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,2))
   a(l+8*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,3))
   a(l+16*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,4))
   a(l+32*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,5))
   a(l+64*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,6))
   a(l+128*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,7))
   a(l+3*t,p(R[l])+q(w(R[i]),3))
   a(l+9*t,p(R[l])+e(w(R[i]),3,2))
   a(l+27*t,p(R[l])+e(w(R[i]),3,3))
   a(l+5*t,p(R[l])+q(w(R[i]),5))
   a(l+6*t,p(R[l])+q(q(w(R[i]),3),2))
   a(l+10*t,p(R[l])+q(q(w(R[i]),5),2))
   a(l+15*t,p(R[l])+q(q(w(R[i]),5),3))
   a(l+12*t,p(R[l])+q(q(q(w(R[i]),3),2),2))
   a(l+18*t,p(R[l])+q(q(q(w(R[i]),3),3),2))
   a(l+20*t,p(R[l])+q(q(q(w(R[i]),5),2),2))
   a(l+24*t,p(R[l])+q(q(q(q(w(R[i]),3),2),2),2))
   a(l+36*t,p(R[l])+q(q(q(q(w(R[i]),3),3),2),2))
   a(l+40*t,p(R[l])+q(q(q(q(w(R[i]),5),2),2),2))
 l=R[0]
f=lambda v:p(R[v])

Итерация простого числа:

def isPrime(v):
 i=2
 while i*i<=v:
  if v%i==0:
   return False
  i+=1
 return True

for i in range(1000,10000):
 if isPrime(i):
  print f(i)

Выход:

Pastebin

Объяснение:

Мы предварительно заполняем список R представления Brain-flak, вычисляя отдельные целые числа в диапазоне, превышающем необходимый [1, m -1], чтобы определить нашу функцию f . Представления формируются путем взятия самого низкого неиспользуемого представления (индексированного l ) и формирования множества новых представлений из него, оставляя только самое короткое. Самое низкое неиспользуемое представление предполагает, что всем номерам с 1 по 1 было назначено представление, и что эти представления уже использовались для создания новых чисел. Если значение меньше l получает более короткое представление, мы должны вернуться назад и воспроизвести числа, начинающиеся с этой точки. Функция f создает программу, сохраняющую число в стеке путем добавления скобок.

Я не знал ни одного Brainflak, когда начал это, и очень благодарен за ответ Eamon Olive за указание формулы для чисел треугольника. Главным образом я обобщил суммирование и неуклонно проверял суммы и различия. Добавление множества кратных сумм имело большой эффект.

Для тех, кто заботится, вот код, который я использовал, чтобы увидеть, какие формулы стоили того.

Формулы представления:

1. Умножение на маленькие простые числа:
   (X){}
((X)){}{}
((((X)))){}{}{}{}
((((((X)))))){}{}{}{}{}{}
   
2. Дополнение X + Y :
   XY
3. Вычитание X - Y :
   X[Y]
4. Суммирование до X с приращением Y :
   (X){({}[Y])}{}
5. Кратные значения суммирования до X приращения Y , плюс X : и
   (X)({({}[Y])}{}){}
(X)(({({}[Y])}{})){}{}
(X)(({({}[Y])}{}){}){}
   т. Д.

Луа 5.3, 57522

На самом деле я начал работать над этим, когда вопрос был опубликован, но забыл об этом до годовщины 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)

Идея, аналогичная другим ответам, где известные полезные функции используются для построения больших чисел из хороших представлений более простых чисел.

Одно из отличий состоит в том, что вместо решения подзадач с точки зрения меньших чисел я решаю подзадачи с точки зрения чисел с более короткими представлениями. Я думаю, что это делает более элегантным использование отрицательных чисел, а также обработку случая, когда меньшие числа представлены в виде больших чисел.

Кроме того, попытка найти все числа, которые могут быть представлены в определенном размере, а попытка представить конкретное число как можно короче, фактически упрощает некоторые вычисления. Вместо того, чтобы работать с формулой в обратном порядке, чтобы увидеть, может ли она быть применена к числу, формулу можно обработать и применить к каждому числу.

Другое отличие состоит в том, что известные решения хранятся в двух частях - (опционально) «префикс» и «суффикс» (больше похоже на инфикс). Ожидается, что оценка префикса будет игнорироваться при вычислении заданного числа - префикс просто содержит код, который устанавливает суффикс для запуска (обычно путем помещения одной или нескольких вещей в стек). Таким образом, с учетом префикса и суффикса, соответствующее число может быть помещено в стек с помощью prefix(suffix).

Это разделение в основном решает ту же проблему, что и unpackфункция в ответе Wheat Wizard. Вместо того, чтобы переносить код <...>только для отмены этого позже, такой код просто добавляется к префиксу.

В некоторых случаях префикс действительно оценивается (в основном для операции псевдо-возведения в степень), поэтому его оценка также сохраняется. Тем не менее, это на самом деле не вызывает больших проблем, так как генератор не пытается построить конкретные числа. Похоже, теоретически подразумевается, что может быть два фрагмента кода одинаковой длины и генерирование одного и того же числа, которое не будет избыточным в кеше из-за разных значений префикса. Я не стал объяснять это, так как это не имеет большого значения (по крайней мере, в этой области).

Я предполагаю, что было бы легко уменьшить количество байтов, просто добавив больше случаев, но на данный момент у меня достаточно.

Я бежал до 1000000, но только проверял работоспособность до 100000.

Pastebin вывода на заданные простые числа.

рубин, 60246 байт

$brain_flak = Hash.new{|h, k|
    a = []
    a.push "()"*k
    if k > 1
        if k > 10
            # Triangle Numbers:
            n = (Math.sqrt(1+8*k).to_i-1)/2
            if (n*n+n)/2 == k
                a.push "("+h[n]+"){({}[()])}{}" 
                a.push  h[n+n]+")({({}[()])}{}"
            end
        end
        (k**0.51).to_i.downto(2){|i|
            # multiplication:
            if k%i==0
                a.push "("*(i-1) + h[k/i] + ")"*(i-1)+"{}"*(i-1)

            end
        }
        (k/2).downto(1){|i|
            # Addition
            a.push h[k-i] + h[i]
        }
    end

    h[k] = a.min_by{|x|x.length}
}
$brain_flak[0] = "<><>"

def get_code_for (i)
  "(#{$brain_flak[i]})"
end

Я использую хэш. Я нахожу лучший гольф для данного числа и использую меньшие, чтобы найти большие.

Рекурсивные хеши - это так весело!

Python, 64014 символов

До этого испытания я ничего не знал о мозговом флаке и только немного повозился с ним на триитонлайне, так что могут быть очевидные сокращения, которые я пропустил. Это довольно скучное решение, просто делит ввод на x=x/2+x%2или x=x/3+x%3, в зависимости от того, что короче.

k=lambda x:"(("+o(x/3)+")){}{}"+(x%3)*"()"if x>3else"()"*x
m=lambda x:"("+o(x/2)+"){}"+(x%2)*"()"if x>6else"()"*x
o=lambda x:min(k(x),m(x),key=len)
b=lambda x:"("+o(x)+")"

Назовите это так: b(42)

вывод на пастин

Lua, 64664 байта

Программа печатает общую длину программ и программы для 203-го простого числа (есть строка, которую вы можете изменить, чтобы изменить, какая из них напечатана, или раскомментируйте строку для печати всех программ)

Прямо сейчас единственная оптимизация - это x = 2 * n + 1

Надеюсь, у меня будет время добавить еще несколько оптимизаций, чтобы снизить оценку.

local primeS = [[<INSERT PRIMES HERE>]]

local primes = {}

for num in primeS:gmatch("%d+") do
    table.insert(primes, num+0)
end

local progs = {}
progs[0] = ""
progs[1] = "()"
progs[2] = "()()"

local function half(n)
    if progs[n] then return progs[n] end
    local p = ""
    local div = math.floor(n/2)
    local rem = n%2 == 1 and "()" or ""
    return "("..progs[div].."){}"..rem
end

for i = 3, 10000 do

    local bin = half(i)

    progs[i] = progs[i-1] .. "()"

    if #bin < #progs[i] then
        progs[i] = bin
    end

    if i % 1000 == 0 then
        print(i)
    end

end

local n = 203 -- This is the program it outputs
print(n..", ("..progs[203]..")")

local len = 0
for i,v in ipairs(primes) do
    len = len + #progs[v] + 2
    --print(v.." ("..progs[v]..")\n")
end
print("Total len: "..len)