Pozytywny całkowitą n i numer A , tym n -tego tetracja z jest zdefiniowany jako ^ ( ^ ( ^ (... ^ ))), w którym ^ oznacza potęgowanie (lub mocy), a ekspresja zawiera liczba dokładnie n razy.

Innymi słowy, tetracja jest iteracją potęgową iteracyjną. Dla n = 4 i a = 1,6 tetracja wynosi 1,6 ^ (1,6 ^ (1,6 ^ 1,6)) ≈ 3,5743.

Odwrotną funkcją tetracji w stosunku do n jest superlogarytm . W poprzednim przykładzie 4 jest super-logarytmem 3,5743 z „super-bazą” 1.6.

Wyzwanie

Biorąc pod uwagę dodatnią liczbę całkowitą n , znajdź x tak, że n jest super-logarytmem samego siebie w super-podstawie x . Oznacza to, że znajdź x taki, że x ^ ( x ^ ( x ^ (... ^ x )))) ( x pojawia się n razy) równa się n .

Zasady

Program lub funkcja dozwolona.

Formaty wejściowe i wyjściowe są jak zwykle elastyczne.

Algorytm powinien teoretycznie działać dla wszystkich liczb całkowitych dodatnich. W praktyce dane wejściowe mogą być ograniczone do wartości maksymalnej z powodu ograniczeń pamięci, czasu lub typu danych. Kod musi jednak działać dla danych wejściowych trwających 100co najmniej krócej niż minutę.

Algorytm powinien teoretycznie dać wynik z 0.001precyzją. W praktyce dokładność wyjściowa może być gorsza z powodu skumulowanych błędów w obliczeniach numerycznych. Jednak dane wyjściowe muszą być dokładne do 0.001wskazanych przypadków testowych.

Najkrótszy kod wygrywa.

Przypadki testowe

1    ->  1
3    ->  1.635078
6    ->  1.568644
10   ->  1.508498
25   ->  1.458582
50   ->  1.448504
100  ->  1.445673

Realizacja referencyjna

Oto implementacja referencyjna w Matlab / Octave (wypróbuj w Ideone ).

N = 10; % input
t = .0001:.0001:2; % range of possible values: [.0001 .0002 ... 2]
r = t;
for k = 2:N
    r = t.^r; % repeated exponentiation, element-wise
end
[~, ind] = min(abs(r-N)); % index of entry of r that is closest to N
result = t(ind);
disp(result)

Do N = 10tego daje result = 1.5085.

Poniższy kod jest sprawdzeniem dokładności wyjściowej przy użyciu arytmetyki o zmiennej precyzji:

N = 10;
x = 1.5085; % result to be tested for that N. Add or subtract 1e-3 to see that
            % the obtained y is farther from N
s = num2str(x); % string representation
se = s;
for n = 2:N;
    se = [s '^(' se ')']; % build string that evaluates to iterated exponentiation
end
y = vpa(se, 1000) % evaluate with variable-precision arithmetic

To daje:

• Dla x = 1.5085:y = 10.00173...
• Dla x = 1.5085 + .001:y = 10.9075
• Bo x = 1.5085 - .001daje y = 9.23248.

więc 1.5085jest prawidłowym rozwiązaniem z .001precyzją.

Dyalog APL , 33 25 bajtów

Potrzeby, ⎕IO←0które są domyślne w wielu systemach.

⌈/⎕(⊢×⊣≥(*/⍴)¨)(1+⍳÷⊢)1E4

Teoretycznie oblicza się dla wszystkich liczb całkowitych, ale praktycznie ogranicza się tylko do bardzo małych.

Wypróbuj APL online!

Haskell, 55 54 52 bajtów

s n=[x|x<-[2,1.9999..],n>iterate(x**)1!!floor n]!!0

Stosowanie:

> s 100
1.445600000000061

Dzięki @nimi za 1 bajt!
Dzięki @xnor za 2!

JavaScript, ES6: 77 bajtów / ES7: 57 53 bajtów

ES6

n=>eval("for(x=n,s='x';--x;s=`Math.pow(x,${s})`);for(x=2;eval(s)>n;)x-=.001")

ES7

Używanie **zgodnie z sugestią DanTheMan:

n=>eval("for(x=2;eval('x**'.repeat(n)+1)>n;)x-=.001")

Przykład

let f =
n=>eval("for(x=n,s='x';--x;s=`Math.pow(x,${s})`);for(x=2;eval(s)>n;)x-=.001")

console.log(f(25));

Mathematica, 40 33 bajtów

Dzięki murphy za prawie 20% oszczędności!

1//.x_:>x+.001/;Nest[x^#&,1,#]<#&

Nest[x^#&,1,n]daje n-te tetrację x. Testuje więc Nest[x^#&,1,#]<#, czy tetracja (wejściowa) x jest mniejsza niż (wejściowa). Po prostu zaczynamy od x = 1 i dodajemy 0,001 wielokrotnie, aż tetracja jest zbyt duża, a następnie wypisujemy ostatnią wartość x (więc odpowiedź jest gwarantowana, że ​​jest większa niż dokładna wartość, ale w granicach 0,001).

Ponieważ powoli się uczę: //.x_:>y/;zlub //.x_/;z:>yoznacza „szukaj wszystkiego, co pasuje do szablonu x, ale tylko rzeczy, dla których test z zwraca wartość true, a następnie działaj na x według reguły y; wielokrotnie, aż nic się nie zmieni”. Tutaj szablon x_jest po prostu „dowolną liczbą, którą widzę”, chociaż w innych kontekstach można go jeszcze bardziej ograniczyć.

Gdy wartość wejściowa wynosi co najmniej 45, tetracja rośnie tak szybko, że ostatni krok powoduje błąd przepełnienia; ale wartość x jest wciąż aktualizowana i wysyłana poprawnie. Zmniejszenie wielkości kroku z 0,001 do 0,0001 rozwiązuje ten problem dla danych wejściowych do 112 i daje bardziej precyzyjną odpowiedź na rozruch (i nadal działa szybko, za około kwadrans). Ale to jeden dodatkowy bajt, więc zapomnij o tym!

Orginalna wersja:

x=1;(While[Nest[x^#&,1,#]<#,x+=.001];x)&

J, 39 31 28 bajtów

(>./@(]*[>^/@#"0)1+i.%])&1e4

Na podstawie implementacji referencyjnej. Jest dokładny z dokładnością do trzech miejsc po przecinku.

Zapisano 8 bajtów przy użyciu metody z rozwiązania @ Adám .

Stosowanie

Dodatkowe polecenia używane do formatowania wielu wejść / wyjść.

   f =: (>./@(]*[>^/@#"0)1+i.%])&1e4
   (,.f"0) 1 3 6 10 25 50 100
  1      0
  3  1.635
  6 1.5686
 10 1.5084
 25 1.4585
 50 1.4485
100 1.4456
   f 1000
1.4446

Wyjaśnienie

(>./@(]*[>^/@#"0)1+i.%])&1e4  Input: n
                         1e4  The constant 10000
(                      )      Operate on n (LHS) and 10000 (RHS)
                   i.           The range [0, 10000)
                      ]         Get (RHS) 10000
                     %          Divide each in the range by 10000
                 1+             Add 1 to each
     (          )               Operate on n (LHS) and the range (RHS)
             #"0                  For each in the range, create a list of n copies
          ^/@                     Reduce each list of copies using exponentation
                                  J parses from right-to-left which makes this
                                  equivalent to the tetration
        [                         Get n
         >                        Test if each value is less than n
      ]                           Get the initial range
       *                          Multiply elementwise
 >./@                           Reduce using max and return

Python, 184 bajty

def s(n):
 def j(b,i):
  if i<0.1**12:
   return b
  m = b+i
  try:
   v = reduce(lambda a,b:b**a,[m]*n)
  except:
   v = n+1
  return j(m,i/2) if v<n else j(b,i/2)
 return j(1.0,0.5)

Wyjście testowe (pomijanie rzeczywistych instrukcji drukowania):

   s(1) 1.0
   s(3) 1.63507847464
   s(6) 1.5686440646
  s(10) 1.50849792026
  s(25) 1.45858186605
  s(50) 1.44850389566
 s(100) 1.44567285047

Rakieta 187 bajtów

(define(f x n)(define o 1)(for((i n))(set! o(expt x o)))o)
(define(ur y(l 0.1)(u 10))(define t(/(+ l u)2))(define o(f t y))
(cond[(<(abs(- o y)) 0.1)t][(> o y)(ur y l t)][else(ur y t u)]))

Testowanie:

(ur 1)
(ur 3)
(ur 6)
(ur 10)
(ur 25)
(ur 50)
(ur 100)

Wynik:

1.028125
1.6275390625
1.5695312499999998
1.5085021972656247
1.4585809230804445
1.4485038772225378
1.4456728475168346

Wersja szczegółowa:

(define (f x n)
  (define out 1)
  (for((i n))
    (set! out(expt x out)))
  out)

(define (uniroot y (lower 0.1) (upper 10))
  (define trying (/ (+ lower upper) 2))
  (define out (f trying y))
  (cond
    [(<(abs(- out y)) 0.1)
     trying]
    [(> out y)
     (uniroot y lower trying)]
    [else
      (uniroot y trying upper)]))

Perl 6 , 42 bajtów

{(0,.0001…2).min:{abs $_-[**] $^r xx$_}}

(Tłumaczenie przykładowego kodu Matlab)

Test:

#! /usr/bin/env perl6
use v6.c;
use Test;

my &code = {(0,.0001…2).min:{abs $_-[**] $^r xx$_}}

my @tests = (
  1   => 1,
  3   => 1.635078,
  6   => 1.568644,
  10  => 1.508498,
  25  => 1.458582,
  50  => 1.448504,
  100 => 1.445673,
);

plan +@tests + 1;

my $start-time = now;

for @tests -> $_ ( :key($input), :value($expected) ) {
  my $result = code $input;
  is-approx $result, $expected, "$result ≅ $expected", :abs-tol(0.001)
}

my $finish-time = now;
my $total-time = $finish-time - $start-time;
cmp-ok $total-time, &[<], 60, "$total-time.fmt('%.3f') is less than a minute";

1..8
ok 1 - 1 ≅ 1
ok 2 - 1.6351 ≅ 1.635078
ok 3 - 1.5686 ≅ 1.568644
ok 4 - 1.5085 ≅ 1.508498
ok 5 - 1.4586 ≅ 1.458582
ok 6 - 1.4485 ≅ 1.448504
ok 7 - 1.4456 ≅ 1.445673
ok 8 - 53.302 seconds is less than a minute

PHP, 103 bajtów

$z=2;while($z-$a>9**-9){for($r=$s=($a+$z)/2,$i=0;++$i<$n=$argv[1];)$r=$s**$r;$r<$n?$a=$s:$z=$s;}echo$s;

Axiom 587 bajtów

l(a,b)==(local i;i:=1;r:=a;repeat(if i>=b then break;r:=a^r;i:=i+1);r);g(q,n)==(local r,y,y1,y2,t,v,e,d,i;n<=0 or n>1000 or q>1000 or q<0 => 0;e:=1/(10**(digits()-3));v:=0.01; d:=0.01;repeat(if l(v,n)>=q then break;v:=v+d;if v>=1 and n>25 then d:=0.001;if v>=1.4 and n>40 then d:=0.0001;if v>=1.44 and n>80 then d:=0.00001;if v>=1.445 and n>85 then d:=0.000001);if l(v-d,n)>q then y1:=0.0 else y1:=v-d;y2:=v;y:=l(v,n);i:=1;if abs(y-q)>e then repeat(t:=(y2-y1)/2.0;v:=y1+t;y:=l(v,n);i:=i+1;if i>100 then break;if t<=e then break;if y<q then y1:=v else y2:=v);if i>100 then output "#i#";v)

mniej golfa + liczby

l(a,b)==
  local i
  i:=1;r:=a;repeat(if i>=b then break;r:=a^r;i:=i+1)
  r
g(q,n)==
 local r, y, y1,y2,t,v,e,d, i
 n<=0 or n>1000 or q>1000 or q<0 => 0  
 e:=1/(10**(digits()-3))
 v:=0.01; d:=0.01  
 repeat  --cerco dove vi e' il punto di cambiamento di segno di l(v,n)-q
    if l(v,n)>=q then break
    v:=v+d 
    if v>=1     and n>25 then d:=0.001
    if v>=1.4   and n>40 then d:=0.0001
    if v>=1.44  and n>80 then d:=0.00001
    if v>=1.445 and n>85 then d:=0.000001
 if l(v-d,n)>q then y1:=0.0
 else               y1:=v-d 
 y2:=v; y:=l(v,n); i:=1  -- applico il metodo della ricerca binaria
 if abs(y-q)>e then      -- con la variabile i di sicurezza
    repeat 
       t:=(y2-y1)/2.0; v:=y1+t; y:=l(v,n)
       i:=i+1
       if i>100 then break
       if t<=e  then break 
       if  y<q  then y1:=v
       else          y2:=v
 if i>100 then output "#i#"
 v

(3) -> [g(1,1), g(3,3), g(6,6), g(10,10), g(25,25), g(50,50), g(100,100)]
   Compiling function l with type (Float,PositiveInteger) -> Float
   Compiling function g with type (PositiveInteger,PositiveInteger) ->
      Float

   (3)
   [1.0000000000 000000001, 1.6350784746 363752387, 1.5686440646 047324687,
    1.5084979202 595960768, 1.4585818660 492876919, 1.4485038956 661040907,
    1.4456728504 738144738]
                                                             Type: List Float

Common Lisp, 207 bajtów

(defun superlog(n)(let((a 1d0)(i 0.5))(loop until(< i 1d-12)do(let((v(or(ignore-errors(reduce #'expt(loop for q below n collect(+ a i)):from-end t))(1+ n))))(when(< v n)(setq a (+ a i)))(setq i(/ i 2)))) a))

Używanie reducez :from-end tunika potrzeby wykonywania „odwrotnego potęgowania” pośredniej lambda (w zasadzie (lambda (x y) (expt y x))oszczędzając 14 bajtów (12, jeśli usuniesz usuwalne spacje).

Nadal musimy obsłużyć przepełnienie zmiennoprzecinkowe, ale ignore-errorsformularz zwraca się, niljeśli wystąpił błąd, więc możemy użyć orwartości domyślnej.