Nie taki przypadkowy spacer

Jan 18 2021

Jestem na bardzo długim spacerze i nudzę się, więc decyduję się na spacer matematyczny.

Pierwszy obraz przedstawia pierwsze 500 kroków, a drugi obraz to moja ścieżka po 50000 krokach. Kolory służą głównie do celów wizualizacji.

Moja ścieżka nie jest przypadkowa, więc jak wybrałem ścieżkę? Daj mi znać, jeśli potrzebujesz wskazówek.

Odpowiedzi

20 Glorfindel Jan 18 2021 at 01:55

Wygląda na to, że zaczynasz

rysowanie kropki dla $n=0$ w (1, 0)

i wtedy

przejść „na wschód” (w dodatnim kierunku x) i narysować kropkę dla każdego $n$

i

kiedy skręć w lewo o 90 ° $n$ jest liczbą pierwszą.

4 Stefan Jan 18 2021 at 22:50

Glorfindel rozwiązał to w kilka minut, ale dla waszej rozrywki chciałbym pokazać „rozwiązanie” w postaci skryptu w Pythonie. Pobierz plik liczb pierwszych zhttps://primes.utm.edu/lists/small/millions/

Zwróć uwagę, że kod można zoptymalizować. Uaktualnia liczbę o 1 milion kroków w ciągu około minuty na moim komputerze.

(przepraszam, nie można zawinąć kodu w tagi spoilera)

# -*- coding: utf-8 -*-
import os

#Use seperate window for plot (when run from Spyder)
if any('SPYDER' in name for name in os.environ):
    from IPython import get_ipython
    get_ipython().run_line_magic('matplotlib', 'qt')

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def fib(n):
    #iterator for Fibonacci sequence
    a, b = 1, 1
    for _ in range(n):
        yield a
        a, b = b, a + b
        
def annot(plist, index, ymax):
   x=plist[index][1]
   y=plist[index][2]
   p=plist[index][0]        
   plt.annotate(str(p),xy=(x,y),xytext=(x+10,y+ymax//10), 
             arrowprops=dict(arrowstyle= '->', color='blue',lw=0.5)  ) 

def readPrimes():
    # read prime  number sequence from file
    #fileName = 'primes-to-100k.txt' ## from https://www.mathsisfun.com/numbers/prime-number-lists.html
    fileName = 'primes1.txt' ## from https://primes.utm.edu/lists/small/millions/
    with open(fileName) as f:
        #skip header
        for i in range(3):
            _ =f.readline()
        strPrimes=f.read().split() 
        
        return np.array([int(p) for p in strPrimes])
    return None


def sequenceSnake(N=1000, D=4, sequence =None):
    if sequence is None:
        primes=np.array(readPrimes())
        sequence=primes
    
    def isInSequence(n):
       index=np.searchsorted(sequence,n)
       return n==sequence[index]
    
    def getCoords4(pos, dir):
       x=pos[0]
       y=pos[1]
       if dir==0:
          return x+1,y
       if dir==1:
          return x,y+1
       if dir==2:
          return x-1,y
       if dir==3:
         return x,y-1
    
    def getCoords8(pos, dir):
       x=pos[0]
       y=pos[1]
       if dir==0:
          return x+1,y
       if dir==1:
          return x+1,y+1
       if dir==2:
          return x,y+1
       if dir==3:
          return x-1,y+1
       if dir==4:
          return x-1,y
       if dir==5:
          return x-1,y-1
       if dir==6:
          return x,y-1
       if dir==7:
          return x+1,y-1
    
    dir=0
    x,y=(0,0)
    p=1
    
    ymax=0
    xlist=[]
    ylist=[]
    clist=[]
    plist=[]
    for i in range(0,N):
        if D==4: 
            x,y=getCoords4((x,y),dir)
        else:
            x,y=getCoords8((x,y),dir)
        if i >= sequence[-1]:
           print("warning: out of range, i="+str(i))
           break
        if isInSequence(i):
           p=i
           plist.append((p,x,y))
           dir=(dir+1)%D
        #print(i, dir)
        if np.abs(y)>ymax:
           ymax=np.abs(y)
        clist.append(p)
        xlist.append(x)
        ylist.append(y)
        
    return xlist, ylist, clist,plist,ymax


#
showAnnotate=False    
showFirstAndLastPrime=True
drawLine=False
n=10000
seqType=0
seq=None # default is prime number sequence.

#different sequences to test
if seqType==1:
    #fibonacci sequence
    seq=np.array(list(fib(1000)))
elif seqType==2:
    #square sequence
    seq=np.arange(1000)**2
elif seqType==3:
    #cumulative random sequence
    seq=np.random.randint(10, size=10000)
    seq=np.cumsum(seq)

    
xlist, ylist, clist,plist, ymax = sequenceSnake(N=n, D=4, sequence=seq)

if drawLine:
    plt.plot(xlist,ylist, 'k-')

plt.scatter(xlist, ylist,  marker='.', c=clist, cmap=plt.cm.prism)
#

if showAnnotate:
   for i,item in enumerate(plist):
       if i%100== 0:
           annot(plist,i, ymax)
        
        
if showFirstAndLastPrime: 
    annot(plist,0, ymax)
    annot(plist,-1, ymax)
      

plt.show()
          

I obraz około 1 miliona kroków ...

Edycja: Dla zabawy również obraz z kierunkami: E, NE, N, NW, W, SW, S, SE zamiast tylko E, N, W, S