Rel_14_sol.hs

-- I1M 2016-17: Relación 14 (10 de enero de 2017)
-- Cálculo del número pi mediante el método de Montecarlo.
-- Departamento de Ciencias de la Computación e I.A.
-- Universidad de Sevilla
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-- § Introducción                                                     --
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-- El objetivo de esta relación de ejercicios es el uso de los números
-- aleatorios para calcular el número pi mediante el método de
-- Montecarlo. Un ejemplo del método se puede leer en el artículo de
-- Pablo Rodríguez "Calculando Pi con gotas de lluvia" que se encuentra
-- en http://bit.ly/1cNfSR0 

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-- § Librerías auxiliares                                             --
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import System.Random
import System.IO.Unsafe

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-- Ejercicio 1. Definir la función
--    aleatorio :: Random t => t -> t -> t
-- tal que (aleatorio a b) es un número aleatorio entre a y b. Por
-- ejemplo, 
--    ghci> aleatorio 0 1000
--    681
--    ghci> aleatorio 0 1000
--    66
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aleatorio :: Random t => t -> t -> t
aleatorio a b = unsafePerformIO $ 
                getStdRandom (randomR (a,b))

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-- Ejercicio 2. Definir la función
--    aleatorios :: Random t => t -> t -> [t]
-- (aleatorios m n) es una lista infinita de números aleatorios entre m y
-- n. Por ejemplo, 
--    ghci> take 20 (aleatorios 2 9)
--    [6,5,3,9,6,3,6,6,2,7,9,6,8,6,2,4,2,6,9,4]
--    ghci> take 20 (aleatorios 2 9)
--    [3,7,7,5,7,7,5,8,6,4,7,2,8,8,2,8,7,6,5,5]
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aleatorios :: Random t => t -> t -> [t]
aleatorios m n = aleatorio m n : aleatorios m n

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-- Ejercicio 3. Definir la función
--    puntosDelCuadrado :: [(Double,Double)]
-- tal que puntosDelCuadrado es una lista infinita de puntos del
-- cuadrado de vértices opuestos (-1,-1) y (1,1). Por ejemplo,
--    ghci> take 3 puntosDelCuadrado
--    [(0.5389481918223398,0.9385662370820778),
--     (-0.419123718392838,0.9982440984579455),
--     (0.5610432040657063,-0.7648360614536891)]
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puntosDelCuadrado :: [(Double,Double)]
puntosDelCuadrado = zip (aleatorios (-1) 1) (aleatorios (-1) 1) 

puntosDelCuadrado2 :: Int -> [(Double,Double)]
puntosDelCuadrado2 n =
  take n (zip (aleatorios (-1) 1) (aleatorios (-1) 1))


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-- Ejercicio 4. Definir la función
--    puntosEnElCirculo :: [(Double,Double)] -> Int
-- tal que (puntosEnElCirculo xs) es el número de puntos de la lista xs
-- que están en el círculo de centro (0,0) y radio 1.
--    ghci> puntosEnElCirculo [(1,0), (0.5,0.9), (0.2,-0.3)]
--    2
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puntosEnElCirculo :: [(Double,Double)] -> Int
puntosEnElCirculo xs = length [(x,y) | (x,y) <- xs
                                     , x^2+y^2 <= 1]

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-- Ejercicio 5. Definir la función
--    calculoDePi :: Int -> Double
-- tal que (calculoDePi n) es el cálculo del número pi usando n puntos
-- aleatorios (la probabilidad de que estén en el círculo es pi/4). Por
-- ejemplo, 
--    ghci> calculoDePi 1000
--    3.076
--    ghci> calculoDePi 10000
--    3.11
--    ghci> calculoDePi 100000
--    3.13484
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calculoDePi :: Int -> Double
calculoDePi n = 4 * enCirculo / total
    where xs        = take n puntosDelCuadrado
          enCirculo = fromIntegral (puntosEnElCirculo xs)
          total     = fromIntegral n