Açıklama

Bir dizi polinom üzerine hiçbir nokta (indeksleriyle birlikte) düşmezse, tamsayıların bir permütasyonunun minimal interpolable{1, 2, ..., n} olarak adlandırılmasına izin verin . Yani,k+2k

1. Yatay bir çizgide iki nokta düşmez (0 derece polinom)
2. Bir hatta üç nokta düşmez (1 derece polinom)
3. Parabolde dört nokta düşmez (2 derece polinom)
4. Ve benzeri.

Meydan okuma

OEIS sekansı hesaplayan bir program yazın A301802 (n) , minimal interpolable permütasyon sayısı {1, 2, ..., n}için nmümkün olduğu kadar büyük bir şekilde.

puanlama

Kodunuzu bilgisayarımda (2.3 GHz Intel Core i5, 8 GB RAM) artan girişlerle zamanlayacağım. Skorunuz, doğru değeri çıkarmak için 1 dakikadan daha kısa süren en büyük girdi olacaktır.

Misal

Örneğin, permütasyon [1, 2, 4, 3]minimal olarak enterpole edilebilir çünkü

the terms together with their indices 
[(1, 1), (2, 2), (3, 4), (4, 3)] 
have the property that
  (0) No two points have the same y-value.
  (1) No three points lie on a line.
  (2) No four points lie on a parabola.

Şekilde, yatay çizgilerin (kırmızı) üzerinde en fazla bir noktaya sahip olduğunu, çizgilerin (mavi) üzerinde en fazla iki nokta olduğunu ve parabollerin (yeşil) üzerinde üç nokta olduğunu görebilirsiniz.

Veri

İşte minimal interpolable permütasyon için n=3, n=4ve n=5:

n = 3: [1,3,2],[2,1,3],[2,3,1],[3,1,2]
n = 4: [1,2,4,3],[1,3,2,4],[1,3,4,2],[1,4,2,3],[2,1,3,4],[2,1,4,3],[2,3,1,4],[2,4,1,3],[2,4,3,1],[3,1,2,4],[3,1,4,2],[3,2,4,1],[3,4,1,2],[3,4,2,1],[4,1,3,2],[4,2,1,3],[4,2,3,1],[4,3,1,2]
n = 5: [1,2,5,3,4],[1,3,2,5,4],[1,3,4,2,5],[1,4,2,3,5],[1,4,3,5,2],[1,4,5,2,3],[1,4,5,3,2],[1,5,3,2,4],[2,1,4,3,5],[2,3,1,4,5],[2,3,5,1,4],[2,3,5,4,1],[2,4,1,5,3],[2,4,3,1,5],[2,4,5,1,3],[2,5,1,3,4],[2,5,1,4,3],[2,5,3,4,1],[2,5,4,1,3],[3,1,4,5,2],[3,1,5,2,4],[3,1,5,4,2],[3,2,5,1,4],[3,2,5,4,1],[3,4,1,2,5],[3,4,1,5,2],[3,5,1,2,4],[3,5,1,4,2],[3,5,2,1,4],[4,1,2,5,3],[4,1,3,2,5],[4,1,5,2,3],[4,1,5,3,2],[4,2,1,5,3],[4,2,3,5,1],[4,2,5,1,3],[4,3,1,2,5],[4,3,1,5,2],[4,3,5,2,1],[4,5,2,3,1],[5,1,3,4,2],[5,2,1,3,4],[5,2,1,4,3],[5,2,3,1,4],[5,2,4,3,1],[5,3,2,4,1],[5,3,4,1,2],[5,4,1,3,2]

Programım doğruysa, ilk birkaç değeri a(n), minimal enterpolasyonlu permütasyon sayısı {1, 2, ..., n}:

a(1) = 1
a(2) = 2
a(3) = 4
a(4) = 18
a(5) = 48
a(6) = 216
a(7) = 584
a(8) = 2870

C #

using System;
using System.Diagnostics;
using BigInteger = System.Int32;

namespace Sandbox
{
    class PPCG160382
    {
        public static void Main(params string[] args)
        {
            if (args.Length != 0)
            {
                foreach (var arg in args) Console.WriteLine(CountValidPerms(int.Parse(arg)));
            }
            else
            {
                int[] smallValues = new int[] { 1, 1, 2, 4, 18, 48 };
                for (int n = 0; n < smallValues.Length; n++)
                {
                    var observed = CountValidPerms(n);
                    var expected = smallValues[n];
                    Console.WriteLine(observed == expected ? $"{n}: Ok" : $"{n}: expected {expected}, observed {observed}, error {observed - expected}");
                }
                for (int n = smallValues.Length; n < 13; n++)
                {
                    Stopwatch sw = new Stopwatch();
                    sw.Start();
                    Console.WriteLine($"{n}: {CountValidPerms(n)} in {sw.ElapsedMilliseconds}ms");
                }
            }
        }

        private static long CountValidPerms(int n)
        {
            // We work on the basis of exclusion by extrapolation.
            var unused = (1 << n) - 1;
            var excluded = new int[n];
            int[] perm = new int[n];

            // Symmetry exclusion: perm[0] < (n+1) / 2
            if (n > 1) excluded[0] = (1 << n) - (1 << ((n + 1) / 2));

            long count = 0;
            CountValidPerms(ref count, perm, 0, unused, excluded);
            return count;
        }

        private static void CountValidPerms(ref long count, int[] perm, int off, int unused, int[] excluded)
        {
            int n = perm.Length;
            if (off == n)
            {
                count += CountSymmetries(perm);
                return;
            }

            // Quick-aborts
            var completelyExcluded = excluded[off];
            for (int i = off + 1; i < n; i++)
            {
                if ((unused & ~excluded[i]) == 0) return;
                completelyExcluded &= excluded[i];
            }
            if ((unused & completelyExcluded) != 0) return;

            // Consider each unused non-excluded value as a candidate for perm[off]
            var candidates = unused & ~excluded[off];
            for (int val = 0; candidates > 0; val++, candidates >>= 1)
            {
                if ((candidates & 1) == 0) continue;

                perm[off] = val;

                var nextUnused = unused & ~(1 << val);

                var nextExcluded = (int[])excluded.Clone();
                // For each (non-trivial) subset of smaller indices, combine with off and extrapolate to off+1 ... excluded.Length-1
                if (off < n - 1 && off > 0)
                {
                    var points = new Point[off + 1];
                    var denoms = new BigInteger[off + 1];
                    points[0] = new Point { X = off, Y = perm[off] };
                    denoms[0] = 1;
                    ExtendExclusions(perm, off, 0, points, 1, denoms, nextExcluded);
                }

                // Symmetry exclusion: perm[0] < perm[-1] < n - 1 - perm[0]
                if (off == 0 && n > 1)
                {
                    nextExcluded[n - 1] |= (1 << n) - (2 << (n - 1 - val));
                    nextExcluded[n - 1] |= (2 << val) - 1;
                }

                CountValidPerms(ref count, perm, off + 1, nextUnused, nextExcluded);
            }
        }

        private static void ExtendExclusions(int[] perm, int off, int idx, Point[] points, int numPoints, BigInteger[] denoms, int[] excluded)
        {
            if (idx == off) return;

            // Subsets without
            ExtendExclusions(perm, off, idx + 1, points, numPoints, denoms, excluded);

            // Just add this to the subset
            points[numPoints] = new Point { X = idx, Y = perm[idx] };
            denoms = (BigInteger[])denoms.Clone();
            // Update invariant: denoms[s] = prod_{t != s} points[s].X - points[t].X
            denoms[numPoints] = 1;
            for (int s = 0; s < numPoints; s++)
            {
                denoms[s] *= points[s].X - points[numPoints].X;
                denoms[numPoints] *= points[numPoints].X - points[s].X;
            }
            numPoints++;

            for (int target = off + 1; target < excluded.Length; target++)
            {
                BigInteger prod = 1;
                for (int t = 0; t < numPoints; t++) prod *= target - points[t].X;

                Rational sum = new Rational(0, 1);
                for (int s = 0; s < numPoints; s++) sum += new Rational(prod / (target - points[s].X) * points[s].Y, denoms[s]);

                if (sum.Denom == 1 && sum.Num >= 0 && sum.Num < excluded.Length) excluded[target] |= 1 << (int)sum.Num;
            }

            // Subsets with
            ExtendExclusions(perm, off, idx + 1, points, numPoints, denoms, excluded);
        }

        private static int CountSymmetries(int[] perm)
        {
            if (perm.Length < 2) return 1;

            int cmp = 0;
            for (int i = 0, j = perm.Length - 1; i <= j; i++, j--)
            {
                cmp = perm.Length - 1 - perm[i] - perm[j];
                if (cmp != 0) break;
            }

            return cmp > 0 ? 4 : cmp == 0 ? 2 : 0;
        }

        public struct Point
        {
            public int X;
            public int Y;
        }

        public struct Rational
        {
            public Rational(BigInteger num, BigInteger denom)
            {
                if (denom == 0) throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(denom));

                if (denom < 0) { num = -num; denom = -denom; }

                var g = _Gcd(num, denom);
                Num = num / g;
                Denom = denom / g;
            }

            private static BigInteger _Gcd(BigInteger a, BigInteger b)
            {
                if (a < 0) a = -a;
                if (b < 0) b = -b;
                while (a != 0)
                {
                    var tmp = b % a;
                    b = a;
                    a = tmp;
                }
                return b;
            }

            public BigInteger Num;
            public BigInteger Denom;

            public static Rational operator +(Rational a, Rational b) => new Rational(a.Num * b.Denom + a.Denom * b.Num, a.Denom * b.Denom);
        }
    }
}

Değerlerini nkomut satırı bağımsız değişkenleri olarak alır veya bağımsız değişkenler olmadan çalıştırılırsa zamanın kendisini alır n=10. VS 2017'de "Release" olarak derleme ve Intel Core i7-6700 üzerinde çalışma n=91.2 saniyede ve n=1013.6 saniyede hesaplıyorum . n=112 dakikadan biraz fazla.

FWIW:

n    a(n)
9    10408
10   45244
11   160248
12   762554