Configurações eletrônicas

Sua missão é aceitar o número atômico de um elemento como entrada e emitir sua configuração eletrônica (por exemplo, 2,8,8,2para cálcio).

Entrada

Um número atômico de 1 a 118. Você pode assumir uma entrada válida. O átomo não está carregado (possui tantos elétrons quanto prótons). Você não pode esperar que a entrada seja armazenada em uma variável e deve escrever um programa completo.

Resultado

O número de elétrons em cada invólucro de elétrons não vazio. Eu serei bastante branda com o formato de saída; todos os itens a seguir são aceitáveis, ou seja, você pode usar qualquer pontuação ou espaço em branco para separar os números, e colchetes de qualquer tipo são permitidos. Especifique qual é usado.

• 2,8,8,2
• 2.8.8.2
• 2, 8, 8, 2,
• [2,8,8,2]
• 2 8 8 2
• ([2 [8]] [8] 2)

Como os elétrons funcionam

Nos átomos, os elétrons são ordenados em "conchas", que são níveis de energia. Cada invólucro tem uma certa capacidade, o número máximo de elétrons que é capaz de reter. As conchas são preenchidas de dentro para fora, mas não uniformemente. Sua tarefa é determinar, dado um número atômico, quantos elétrons existem em cada invólucro, de acordo com esta fonte .

Até e incluindo cálcio (número atômico 20), as conchas enchem-se uniformemente e em ordem; o invólucro interno é preenchido primeiro com sua capacidade de 2, o segundo com 8, depois o terceiro com 8 e o último com 2. A configuração eletrônica do cálcio é 2,8,8,2.

Depois do cálcio, as coisas ficam complicadas; outros elétrons entram na terceira camada, não na última. Para piorar as coisas, vanádio (23) é 2,8,11,2, enquanto cromo (24) é 2,8,13,1e manganês (25) é 2,8,13,2.

No entanto, existem alguns padrões consistentes: um gás nobre e os sete elementos anteriores sempre terão o número de elétrons na camada externa aumentando de 1 para 8. Por exemplo:

• ouro (79): 2,8,18,32,18,1
• mercúrio (80): 2,8,18,32,18,2
• ...
• astático (85): 2,8,18,32,18,7
• rádon (86): 2,8,18,32,18,8

Regras

• As brechas padrão são proibidas.
• Bibliotecas que existiam antes deste desafio são permitidas.
• Quaisquer recursos internos ou de biblioteca que lidem especificamente com átomos, moléculas ou química são proibidos.
• O menor tamanho de código em bytes vence.
• Na fonte vinculada, as configurações dos elementos 103-118 são marcadas com (?) , Conforme previsto, e os elementos são muito instáveis ​​para que isso possa ser verificado. Para esse desafio, assuma que eles estejam corretos.
• Você pode codificar parte ou todos os seus dados.
• [NEW RULE] Forneça um dump base64 ou xxd dos seus arquivos se você usar caracteres de controle neles (tantas respostas parecem estar dando)

VENCEDOR: A resposta CJam de Dennis aos 80 bytes !

CJam, 87 83 82 80 bytes

0"hTHøìð¼Ä¿håêÛ¾ªÔ¼"256b6b5a/4a8**li<{[33:B_B*65_B*1]=\_B%8=B\#*+}/Bb0-`

O código acima contém caracteres não imprimíveis.

Experimente on-line no intérprete CJam . Se o link não funcionar para você, copie desta pasta .

fundo

Para obter a configuração eletrônica do N - ésimo átomo, começamos com um átomo sem elétrons e aplicamos N transformações.

Para reduzir a contagem de bytes da implementação, representamos a configuração eletrônica de um átomo como um número inteiro. Cada dígito desse número inteiro na base 33 corresponde ao número de elétrons em uma determinada camada; o dígito menos significativo representa a casca externa.

Por exemplo, a configuração eletrônica do molibdênio (42) é [2 8 18 13 1] . Isso corresponde ao número inteiro 2 × 33 ⁴ + 8 × 33 ³ + 18 × 33 ² + 13 × 33 + 1 = 26,79.370 .

O paládio (48) é um caso especial, que tratamos como [2 8 18 18 0] em vez de [2 8 18 18] .

Essa representação conveniente reduz as transformações acima mencionadas à aritmética simples:

• R += 1 (adicione um elétron ao invólucro externo)
• R += 33 (adicione um elétron ao segundo invólucro externo)
• R += 65 (adicione dois elétrons ao segundo invólucro externo; remova um do primeiro)
• R += 1089 (adicione um elétron à terceira camada externa)
• R += 2145 (adicione dois elétrons à terceira camada externa; remova um da segunda)
• R *= 33, R += 1 (adicione um novo invólucro contendo um único elétron)

Tudo o que resta é codificar, de alguma forma, qual transformação deve ser aplicada para passar de um átomo em particular para o próximo. As diferenças das representações inteiras de dois átomos consecutivos são as seguintes:

[1 1 65 1 1 1 1 1 1 1 2369 1 1 1 1 1 1 1 78401 1 33 33 33 65 1 33 33 33 65 1 1 1 1 1 1 1 2598017 1 33 33 65 33 1 65 33 65 1 1 1 1 1 1 1 1 85745345 1 33 1089 2145 1089 1089 1089 1089 33 2145 1089 1089 1089 1089 1089 33 33 33 33 33 33 33 65 33 1 1 1 1 1 1 1 2830095041 1 33 33 2145 1089 1089 2145 1089 33 2145 1089 1089 1089 1089 1089 65 1 33 33 33 33 33 33 65 1 1 1 1 1 1 1]

As diferenças exclusivas nessa matriz são as seguintes:

[1 33 65 1089 2145 2369 78401 2598017 85745345 2830095041]

Todos, exceto os 5 primeiros, correspondem a instâncias em que um novo shell é adicionado; estes podem ser omitidos, pois multiplicar por 33 e adicionar 1 produz o mesmo resultado que adicionar a diferença.

Como temos que adicionar um novo invólucro se, e somente se, o átomo atual tiver exatamente oito elétrons em seu invólucro externo (com exceção de He (2) ↦ Li (3) , que pode ser codificado como add 65 ), podemos codificar essas transformações como adicionar 1 e determinar a necessidade de multiplicação em tempo real.

Assim, se definirmos

X := 0
I := 0
L := [33 1089 65 2145 1]
T := [1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 3 1 0 0 0 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 3 0 1 3 0 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 2 4 2 2 2 2 0 4 2 2 2 2 2 0 0 0 0 0 0 0 3 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 4 2 2 4 2 0 4 2 2 2 2 2 3 1 0 0 0 0 0 0 3 1 1 1 1 1 1 1]

a configuração eletrônica do átomo enésimo pode ser calculada da seguinte forma:

while(X < N):
    R *= (33 ** (R % 33 == 8))
    R += L[T[X]]
    X += 1

Como funciona

" Push 0, the initial value of R; convert the following array into an integer by
  considering it a base 256 number, then back to the array of its digits in base 6.       ";

0"hTHøìð¼Ä¿håêÛ¾ªÔ¼"256b6b

" Replace each 5 in the resulting array by [4 4 4 4 4 4 4 4]. This yields the array T
  from the above section.                                                                 ";

5a/4a8**

" Read an integer N from STDIN and discard all but the first N elements of T.             ";

li<

" For each element Y of the remainder of T, do the following:                             ";

{
    [33:B_B*65_B*1]=\   " Define B := 33, push L, retrieve L[Y] and swap it with R.       ";

    _B%8=B\#*           " Execute R *= 33 ** (R % 33 == 8).                               ";

    +                   " Execute R += L[Y].                                              ";
}/

" Convert R into the array of its digits in base 33, remove eventual zeros (Palladium)
  and replace the resulting array with its string representation.                         ";

Bb0-`

Exemplo de execução

$ base64 -d > electrons.cjam <<< MCJoVEgM+OzwErzEGL9o5erbvqrUB4YZhrwRIjI1NmI2YjVhLzRhOCoqbGk8e1szMzpCX0IqNjVfQioxXT1cX0IlOD1CXCMqK30vQmIwLWA=
$ cksum electrons.cjam
3709391992 80 electrons.cjam
$ for i in {1..118}; do LANG=en_US cjam electrons.cjam <<< $i; echo; done
[1]
[2]
[2 1]
[2 2]
[2 3]
[2 4]
[2 5]
[2 6]
[2 7]
[2 8]
[2 8 1]
[2 8 2]
[2 8 3]
[2 8 4]
[2 8 5]
[2 8 6]
[2 8 7]
[2 8 8]
[2 8 8 1]
[2 8 8 2]
[2 8 9 2]
[2 8 10 2]
[2 8 11 2]
[2 8 13 1]
[2 8 13 2]
[2 8 14 2]
[2 8 15 2]
[2 8 16 2]
[2 8 18 1]
[2 8 18 2]
[2 8 18 3]
[2 8 18 4]
[2 8 18 5]
[2 8 18 6]
[2 8 18 7]
[2 8 18 8]
[2 8 18 8 1]
[2 8 18 8 2]
[2 8 18 9 2]
[2 8 18 10 2]
[2 8 18 12 1]
[2 8 18 13 1]
[2 8 18 13 2]
[2 8 18 15 1]
[2 8 18 16 1]
[2 8 18 18]
[2 8 18 18 1]
[2 8 18 18 2]
[2 8 18 18 3]
[2 8 18 18 4]
[2 8 18 18 5]
[2 8 18 18 6]
[2 8 18 18 7]
[2 8 18 18 8]
[2 8 18 18 8 1]
[2 8 18 18 8 2]
[2 8 18 18 9 2]
[2 8 18 19 9 2]
[2 8 18 21 8 2]
[2 8 18 22 8 2]
[2 8 18 23 8 2]
[2 8 18 24 8 2]
[2 8 18 25 8 2]
[2 8 18 25 9 2]
[2 8 18 27 8 2]
[2 8 18 28 8 2]
[2 8 18 29 8 2]
[2 8 18 30 8 2]
[2 8 18 31 8 2]
[2 8 18 32 8 2]
[2 8 18 32 9 2]
[2 8 18 32 10 2]
[2 8 18 32 11 2]
[2 8 18 32 12 2]
[2 8 18 32 13 2]
[2 8 18 32 14 2]
[2 8 18 32 15 2]
[2 8 18 32 17 1]
[2 8 18 32 18 1]
[2 8 18 32 18 2]
[2 8 18 32 18 3]
[2 8 18 32 18 4]
[2 8 18 32 18 5]
[2 8 18 32 18 6]
[2 8 18 32 18 7]
[2 8 18 32 18 8]
[2 8 18 32 18 8 1]
[2 8 18 32 18 8 2]
[2 8 18 32 18 9 2]
[2 8 18 32 18 10 2]
[2 8 18 32 20 9 2]
[2 8 18 32 21 9 2]
[2 8 18 32 22 9 2]
[2 8 18 32 24 8 2]
[2 8 18 32 25 8 2]
[2 8 18 32 25 9 2]
[2 8 18 32 27 8 2]
[2 8 18 32 28 8 2]
[2 8 18 32 29 8 2]
[2 8 18 32 30 8 2]
[2 8 18 32 31 8 2]
[2 8 18 32 32 8 2]
[2 8 18 32 32 10 1]
[2 8 18 32 32 10 2]
[2 8 18 32 32 11 2]
[2 8 18 32 32 12 2]
[2 8 18 32 32 13 2]
[2 8 18 32 32 14 2]
[2 8 18 32 32 15 2]
[2 8 18 32 32 16 2]
[2 8 18 32 32 18 1]
[2 8 18 32 32 18 2]
[2 8 18 32 32 18 3]
[2 8 18 32 32 18 4]
[2 8 18 32 32 18 5]
[2 8 18 32 32 18 6]
[2 8 18 32 32 18 7]
[2 8 18 32 32 18 8]

GolfScript (96 bytes)

A saída está no formato

[2 8 18 18]

Isso usa uma string mágica que contém caracteres não imprimíveis, então estou fornecendo o script no formato xxd:

0000000: 7e30 5c27 0193 ca05 528e 6b25 e461 4d12  ~0\'....R.k%.aM.
0000010: 3195 9abf c9a4 bfad 588b d876 5e72 c82a  1.......X..v^r.*
0000020: 2dd3 6e92 4940 e00b 80dc 71f6 fc97 2732  -.n.I@....q...'2
0000030: 3536 6261 7365 2037 6261 7365 3c7b 2731  56base 7base<{'1
0000040: 0a29 0a5c 295c 0a2b 310a 2b29 0a40 2940  .).\)\.+1.+).@)@
0000050: 400a 402b 5c28 3227 6e2f 3d7e 7d2f 5d60  @.@+\(2'n/=~}/]`

Para testes on-line, estou escrevendo a string mágica com escapes:

"\x01\x93\xCA\x05R\x8Ek%\xE4aM\x121\x95\x9A\xBF\xC9\xA4\xBF\xADX\x8B\xD8v^r\xC8*-\xD3n\x92I@\xE0\v\x80\xDCq\xF6\xFC\x97"

mas é equivalente quando você não está enfrentando problemas de colar caracteres nas áreas de texto do navegador.

A abordagem é construir uma máquina virtual com 7 instruções, cada uma das quais manipula uma lista de contagens de elétrons. Então, para o elemento n, começamos com uma lista de contagem de elétrons 0e executamos as primeiras ninstruções da lista codificada pela sequência mágica.

As instruções são:

1. Adicione um novo invólucro com 1 elétron: 1
2. Adicione um elétron ao invólucro externo: )
3. Adicione um elétron ao invólucro próximo ao externo: \)\
4. Combine as duas camadas externas e adicionar um elétron: +). (Isso é usado apenas para paládio).
5. Combine as duas conchas externas e crie uma nova concha com 1 elétron: +1
6. Adicione um elétron à terceira camada em: @)@@
7. Adicione um elétron à terceira camada e mova um da segunda para a terceira camada. Isso ocorre apenas quando a camada externa possui 2 elétrons, por isso é implementada @+\(2e não por mais tempo@2+@(@

Python 2 (46 + 271 = 327)

Código:

print open('f').read().decode('zip').split(';')[input()]

Arquivo f, contendo o seguinte lixo binário (esses são os códigos de caracteres)

120, 156, 101, 146, 219, 21, 195, 32, 12, 67, 87, 233, 8, 193, 188, 204, 201, 254, 123, 21, 40, 46, 146, 253, 65, 163, 171, 10, 98, 199, 188, 233, 149, 87, 62, 243, 247, 179, 158, 121, 174, 50, 87, 157, 171, 205, 213, 231, 210, 181, 118, 66, 119, 70, 119, 74, 119, 78, 119, 82, 119, 86, 127, 233, 147, 183, 29, 182, 103, 156, 103, 122, 76, 36, 19, 249, 68, 167, 56, 78, 49, 81, 77, 52, 19, 118, 110, 210, 235, 100, 19, 197, 68, 53, 209, 76, 116, 19, 250, 23, 247, 36, 56, 107, 192, 139, 30, 208, 114, 211, 183, 96, 172, 121, 87, 123, 253, 6, 90, 175, 66, 23, 118, 66, 15, 216, 6, 118, 130, 205, 96, 63, 216, 18, 119, 197, 141, 185, 222, 6, 146, 36, 76, 138, 16, 101, 162, 66, 84, 29, 225, 153, 157, 254, 163, 90, 100, 32, 229, 135, 136, 106, 201, 226, 104, 16, 225, 136, 22, 38, 70, 97, 204, 140, 133, 177, 50, 246, 251, 33, 23, 170, 71, 97, 204, 140, 133, 177, 50, 54, 198, 206, 168, 14, 253, 155, 195, 187, 135, 55, 220, 103, 145, 199, 69, 230, 188, 157, 225, 63, 44, 207, 121, 25, 53, 26, 110, 75, 247, 9, 95, 170, 27, 187, 248, 201, 75, 28, 126, 152, 255, 111, 232, 41, 56, 62, 147, 130, 35, 193, 201, 193, 41, 193, 169, 193, 105, 193, 209, 80, 79, 172, 153, 111, 72, 188, 36, 241, 158, 196, 171, 18, 111, 203, 185, 16, 95, 151, 67, 8, 97

Base64:

eJxlktsVwyAMQ1fpCMG8zMn+exUoLpL9QaOrCmLHvOmVVz7z97Oeea4yV52rzdXn0rV2QndGd0p3
TndSd1Z/6ZO3HbZnnGd6TCQT+USnOE4xUU00E3Zu0utkE8VENdFMdBP6F/ckOGvAix7QctO3YKx5
V3v9BlqvQhd2Qg/YBnaCzWA/2BJ3xY253gaSJEyKEGWiQlQd4Zmd/qNaZCDlh4hqyeJoEOGIFiZG
YcyMhbEy9vshF6pHYcyMhbEyNsbOqA79m8O7hzfcZ5HHRea8neE/LM95GTUabkv3CV+qG7v4yUsc
fpj/b+gpOD6TgiPBycEpwanBacHRUE+smW9IvCTxnsSrEm/LuRBfl0MIYQ==

A pedido, este é agora um programa completo e não uma função.

Resposta antiga: Python (linha de base Naive, 422):

f=lambda n:'eJxlktsVwyAMQ1fpCMG8zMn+exUoLpL9QaOrCmLHvOmVVz7z97Oeea4yV52rzdXn0rV2QndGd0p3TndSd1Z/6ZO3HbZnnGd6TCQT+USnOE4xUU00E3Zu0utkE8VENdFMdBP6F/ckOGvAix7QctO3YKx5V3v9BlqvQhd2Qg/YBnaCzWA/2BJ3xY253gaSJEyKEGWiQlQd4Zmd/qNaZCDlh4hqyeJoEOGIFiZGYcyMhbEy9vshF6pHYcyMhbEyNsbOqA79m8O7hzfcZ5HHRea8neE/LM95GTUabkv3CV+qG7v4yUscfpj/b+gpOD6TgiPBycEpwanBacHRUE+smW9IvCTxnsSrEm/LuRBfl0MIYQ=='.decode('base64').decode('zip').split(';')[n]

Conteúdo do zip:

>>>'eJxlktsVwyAMQ1fpCMG8zMn+exUoLpL9QaOrCmLHvOmVVz7z97Oeea4yV52rzdXn0rV2QndGd0p3TndSd1Z/6ZO3HbZnnGd6TCQT+USnOE4xUU00E3Zu0utkE8VENdFMdBP6F/ckOGvAix7QctO3YKx5V3v9BlqvQhd2Qg/YBnaCzWA/2BJ3xY253gaSJEyKEGWiQlQd4Zmd/qNaZCDlh4hqyeJoEOGIFiZGYcyMhbEy9vshF6pHYcyMhbEyNsbOqA79m8O7hzfcZ5HHRea8neE/LM95GTUabkv3CV+qG7v4yUscfpj/b+gpOD6TgiPBycEpwanBacHRUE+smW9IvCTxnsSrEm/LuRBfl0MIYQ=='.decode('base64').decode('zip')
';1;2;2 1;2 2;2 3;2 4;2 5;2 6;2 7;2 8;2 8 1;2 8 2;2 8 3;2 8 4;2 8 5;2 8 6;2 8 7;2 8 8;2 8 8 1;2 8 8 2;2 8 9 2;2 8 10 2;2 8 11 2;2 8 13 1;2 8 13 2;2 8 14 2;2 8 15 2;2 8 16 2;2 8 18 1;2 8 18 2;2 8 18 3;2 8 18 4;2 8 18 5;2 8 18 6;2 8 18 7;2 8 18 8;2 8 18 8 1;2 8 18 8 2;2 8 18 9 2;2 8 18 10 2;2 8 18 12 1;2 8 18 13 1;2 8 18 13 2;2 8 18 15 1;2 8 18 16 1;2 8 18 18;2 8 18 18 1;2 8 18 18 2;2 8 18 18 3;2 8 18 18 4;2 8 18 18 5;2 8 18 18 6;2 8 18 18 7;2 8 18 18 8;2 8 18 18 8 1;2 8 18 18 8 2;2 8 18 18 9 2;2 8 18 19 9 2;2 8 18 21 8 2;2 8 18 22 8 2;2 8 18 23 8 2;2 8 18 24 8 2;2 8 18 25 8 2;2 8 18 25 9 2;2 8 18 27 8 2;2 8 18 28 8 2;2 8 18 29 8 2;2 8 18 30 8 2;2 8 18 31 8 2;2 8 18 32 8 2;2 8 18 32 9 2;2 8 18 32 10 2;2 8 18 32 11 2;2 8 18 32 12 2;2 8 18 32 13 2;2 8 18 32 14 2;2 8 18 32 15 2;2 8 18 32 17 1;2 8 18 32 18 1;2 8 18 32 18 2;2 8 18 32 18 3;2 8 18 32 18 4;2 8 18 32 18 5;2 8 18 32 18 6;2 8 18 32 18 7;2 8 18 32 18 8;2 8 18 32 18 8 1;2 8 18 32 18 8 2;2 8 18 32 18 9 2;2 8 18 32 18 10 2;2 8 18 32 20 9 2;2 8 18 32 21 9 2;2 8 18 32 22 9 2;2 8 18 32 24 8 2;2 8 18 32 25 8 2;2 8 18 32 25 9 2;2 8 18 32 27 8 2;2 8 18 32 28 8 2;2 8 18 32 29 8 2;2 8 18 32 30 8 2;2 8 18 32 31 8 2;2 8 18 32 32 8 2;2 8 18 32 32 10 1;2 8 18 32 32 10 2;2 8 18 32 32 11 2;2 8 18 32 32 12 2;2 8 18 32 32 13 2;2 8 18 32 32 14 2;2 8 18 32 32 15 2;2 8 18 32 32 16 2;2 8 18 32 32 18 1;2 8 18 32 32 18 2;2 8 18 32 32 18 3;2 8 18 32 32 18 4;2 8 18 32 32 18 5;2 8 18 32 32 18 6;2 8 18 32 32 18 7;2 8 18 32 32 18 8'
>>>len(_)
1478

E um teste rápido:

map(f, range(119))
Out[48]: 
['',
 '1',
 '2',
 '2 1',
 '2 2',
 '2 3',
 '2 4',
 '2 5',
 '2 6',
 '2 7',
 '2 8',
 '2 8 1',
 '2 8 2',
 '2 8 3',
 '2 8 4',
 '2 8 5',
 '2 8 6',
 '2 8 7',
 '2 8 8',
 '2 8 8 1',
 '2 8 8 2',
 '2 8 9 2',
 '2 8 10 2',
 '2 8 11 2',
 '2 8 13 1',
 '2 8 13 2',
 '2 8 14 2',
 '2 8 15 2',
 '2 8 16 2',
 '2 8 18 1',
 '2 8 18 2',
 '2 8 18 3',
 '2 8 18 4',
 '2 8 18 5',
 '2 8 18 6',
 '2 8 18 7',
 '2 8 18 8',
 '2 8 18 8 1',
 '2 8 18 8 2',
 '2 8 18 9 2',
 '2 8 18 10 2',
 '2 8 18 12 1',
 '2 8 18 13 1',
 '2 8 18 13 2',
 '2 8 18 15 1',
 '2 8 18 16 1',
 '2 8 18 18',
 '2 8 18 18 1',
 '2 8 18 18 2',
 '2 8 18 18 3',
 '2 8 18 18 4',
 '2 8 18 18 5',
 '2 8 18 18 6',
 '2 8 18 18 7',
 '2 8 18 18 8',
 '2 8 18 18 8 1',
 '2 8 18 18 8 2',
 '2 8 18 18 9 2',
 '2 8 18 19 9 2',
 '2 8 18 21 8 2',
 '2 8 18 22 8 2',
 '2 8 18 23 8 2',
 '2 8 18 24 8 2',
 '2 8 18 25 8 2',
 '2 8 18 25 9 2',
 '2 8 18 27 8 2',
 '2 8 18 28 8 2',
 '2 8 18 29 8 2',
 '2 8 18 30 8 2',
 '2 8 18 31 8 2',
 '2 8 18 32 8 2',
 '2 8 18 32 9 2',
 '2 8 18 32 10 2',
 '2 8 18 32 11 2',
 '2 8 18 32 12 2',
 '2 8 18 32 13 2',
 '2 8 18 32 14 2',
 '2 8 18 32 15 2',
 '2 8 18 32 17 1',
 '2 8 18 32 18 1',
 '2 8 18 32 18 2',
 '2 8 18 32 18 3',
 '2 8 18 32 18 4',
 '2 8 18 32 18 5',
 '2 8 18 32 18 6',
 '2 8 18 32 18 7',
 '2 8 18 32 18 8',
 '2 8 18 32 18 8 1',
 '2 8 18 32 18 8 2',
 '2 8 18 32 18 9 2',
 '2 8 18 32 18 10 2',
 '2 8 18 32 20 9 2',
 '2 8 18 32 21 9 2',
 '2 8 18 32 22 9 2',
 '2 8 18 32 24 8 2',
 '2 8 18 32 25 8 2',
 '2 8 18 32 25 9 2',
 '2 8 18 32 27 8 2',
 '2 8 18 32 28 8 2',
 '2 8 18 32 29 8 2',
 '2 8 18 32 30 8 2',
 '2 8 18 32 31 8 2',
 '2 8 18 32 32 8 2',
 '2 8 18 32 32 10 1',
 '2 8 18 32 32 10 2',
 '2 8 18 32 32 11 2',
 '2 8 18 32 32 12 2',
 '2 8 18 32 32 13 2',
 '2 8 18 32 32 14 2',
 '2 8 18 32 32 15 2',
 '2 8 18 32 32 16 2',
 '2 8 18 32 32 18 1',
 '2 8 18 32 32 18 2',
 '2 8 18 32 32 18 3',
 '2 8 18 32 32 18 4',
 '2 8 18 32 32 18 5',
 '2 8 18 32 32 18 6',
 '2 8 18 32 32 18 7',
 '2 8 18 32 32 18 8']

MATLAB - 248 244 241 178 + 44 = 222 bytes

Minificado:

i=1;a=fread(fopen('a'));b=fix(a/7);a=a-7*b+1;d=0*a;for n=1:input(''),A=a(i);if b(i),m=1;i=i+(d(A)+2>b(i));else A=A-[1;0];m=[2;-1];i=i+1;end;d(A)=d(A)+m;end;fprintf('%d ',d(~~d));

Expandido:

i = 1;
a = fread( fopen( 'a' ) );
b = fix( a/7 );
a = a-7*b+1;
d = 0*a;
for n = 1:input('')
    A = a(i);
    if b(i)
        m = 1;
        i = i + (d(A)+2 > b(i));
    else
        A = A - [1; 0];
        m = [2; -1];
        i = i + 1;
    end
    d(A) = d(A) + m;
end
fprintf( '%d ', d(~~d) );

Dependência de arquivo binário (nome do arquivo ' a '):

0e 39 3a 11  4f 03 72 03  3b 12 49 04  5e 12 04 73
04 3c 13 43  88 04 b2 43  04 e3 6d 05  82 3d 14 4b
05 9e 05 b3  44 05 e4 06  14 75 06 3e

Confio que este é um "programa completo", pois pode ser chamado a partir da linha de comando, lê stdine envia para stdout.

Ele usa um tipo de bytecode de duas instruções para criar as configurações eletrônicas. As duas instruções são

inc D until N      (i.e. increment valence D by 1; advance to next instruction when D = N)

e

pulldown D         (i.e. pull down one electron from valence D, thereby decrementing it by 1
                         and incrementing valence D-1 by 2)

As instruções são codificadas em duas matrizes. O primeiro armazena o Dargumento em todos os casos. O segundo armazena o Nargumento ou 0indica uma pulldowninstrução, pois N = 0nunca é usado como argumento.

A sequência completa de instruções é:

inc 1 until 2
inc 2 until 8
inc 3 until 8
inc 4 until 2
inc 3 until 11
pulldown 4

inc 3 until 16
pulldown 4

inc 4 until 8
inc 5 until 2
inc 4 until 10
pulldown 5

inc 4 until 13
inc 5 until 2
pulldown 5

inc 4 until 16
pulldown 5

inc 5 until 8
inc 6 until 2
inc 5 until 9
inc 4 until 19
pulldown 5

inc 4 until 25
inc 5 until 9
pulldown 5

inc 4 until 32
inc 5 until 15
pulldown 6

inc 5 until 18
inc 6 until 8
inc 7 until 2
inc 6 until 10
pulldown 6

inc 5 until 22
pulldown 6

inc 5 until 25
inc 6 until 9
pulldown 6

inc 5 until 32
pulldown 7

inc 7 until 2
inc 6 until 16
pulldown 7

inc 7 until 8

Vale ressaltar que 28 caracteres podem ser eliminados se usarmos o conjunto de caracteres específico do MATLAB, mas eu queria que minha solução fosse representável como texto sem formatação no Stack Exchange, sem nenhuma referência externa ao arquivo.

Referências a arquivos externos.

Saídas de amostra

39: 2 8 18 9 2

78: 2 8 18 32 17 1

117: 2 8 18 32 32 18 7

5: 2 3

Perl 5, 235 (234 + 1 para -E)

Golfe:

@a=unpack'C*','ABR3S4sT5tU6';if(($-=<>)~~[unpack'C*',')*,-./9:@NOYZ[\]`g']){$.+=($-~~[46,90]);$p=2+$-/33;$->87|$-~~[57..64]&&($.*=-1);$o[$p]+=$.,$o[$p+1]-=$.}$%=($%=$a[$q]/8)>$-?$-:$%,$o[$a[$q++]&7]+=$%while($--=$%);$,=$";say@o

Nota: um dump hexadecimal é fornecido na parte inferior desta postagem, pois algumas literais de string contêm caracteres de controle (que foram inseridos por meio de um editor hexadecimal).

Ungolfed com comentários:

$_=<>;
# For each byte, the first 5 bits are the number of spaces to fill at a time, the next 3 bits represent the shell number, minus 1.
# Values: 10 41 42 13 52 33 14 53 34 15 73 54 35 16 74 55 36
# The 1st shell takes 2 electrons
# Then the 2nd shell take 8, then the third takes 8...
@a=unpack'C*','ABR3S4sT5tU6';
# Contains the atomic numbers of abnormal elements
# Values: 18 1d 29 2a 2c 2d 2e 2f 39 3a 40 4e 4f 59 5a 5b 5c 5d 60 67
@b=unpack'C*',')*,-./9:@NOYZ[\]`g';
# if abnormal
if($_~~@b){
    # All abnormals, except element 46 and 90, only displace 1 electron
    $y=1+($_~~[46,90]);
    # Abnormals with atomic number less than 33 involve switches between shells 3 and 4
    # 33-65: 4 and 5
    # 66-98: 5 and 6
    # 99+ : 6 and 7
    $p = (3 + ~~($_/33)) - 1;
    # abnormals in these ranges move electrons from lower to higher
    # abnormals elsewhere do higher to lower
    if($_ >= 88 || $_ ~~ [57..64]){
        $y *= -1;
    }
    # move electrons
    $o[$p] += $y;
    $o[$p+1] -= $y;
}

    # extract max number of electrons to fill shell with
    # >> 3 is equivalent to /8 for integers; $% is always an integer.
    $% = $a[$q] / 8,
    # do not overfill
    $% = $% > $_ ? $_ : $%,
    # add electrons to shell
    $o[ $a[$q++] & 7 ] += $%
# reduce number of electrons left to fill shells with
while($_ -= $%);
# set list separator to space
$, = $";
# print list representing shells
say @o 

Hex Dump:

0000000: 4061 3d75 6e70 6163 6b27 432a 272c 2710  @a=unpack'C*','.
0000010: 4142 1352 3314 5334 1573 5435 1674 5536  AB.R3.S4.sT5.tU6
0000020: 273b 6966 2828 242d 3d3c 3e29 7e7e 5b75  ';if(($-=<>)~~[u
0000030: 6e70 6163 6b27 432a 272c 2718 1d29 2a2c  npack'C*','..)*,
0000040: 2d2e 2f39 3a40 4e4f 595a 5b5c 5d60 6727  -./9:@NOYZ[\]`g'
0000050: 5d29 7b24 2e2b 3d28 242d 7e7e 5b34 362c  ]){$.+=($-~~[46,
0000060: 3930 5d29 3b24 703d 322b 242d 2f33 333b  90]);$p=2+$-/33;
0000070: 242d 3e38 377c 242d 7e7e 5b35 372e 2e36  $->87|$-~~[57..6
0000080: 345d 2626 2824 2e2a 3d2d 3129 3b24 6f5b  4]&&($.*=-1);$o[
0000090: 2470 5d2b 3d24 2e2c 246f 5b24 702b 315d  $p]+=$.,$o[$p+1]
00000a0: 2d3d 242e 7d24 253d 2824 253d 2461 5b24  -=$.}$%=($%=$a[$
00000b0: 715d 2f38 293e 242d 3f24 2d3a 2425 2c24  q]/8)>$-?$-:$%,$
00000c0: 6f5b 2461 5b24 712b 2b5d 2637 5d2b 3d24  o[$a[$q++]&7]+=$
00000d0: 2577 6869 6c65 2824 2d2d 3d24 2529 3b24  %while($--=$%);$
00000e0: 2c3d 2422 3b73 6179 406f                 ,=$";say@o

CJam, 309 289 bytes

0000000: 22 cc b5 a3 1a f7 bd 07 1b 26 ce 73 16 55 87 08  "........&.s.U..
0000010: 27 d2 65 54 66 ac c1 38 ff de 95 d8 8a 77 6d 4e  '.eTf..8.....wmN
0000020: 0d 13 df bb b7 c6 8c ae 6b 32 4d b9 f1 7c b9 f1  ........k2M..|..
0000030: bc 68 2d 8a 5c 22 e6 5c 22 e1 d7 c9 80 ba a5 5d  .h-.\".\"......]
0000040: 64 24 47 0b aa 78 c9 13 a5 0a 65 41 08 f3 ee e3  d$G..x....eA....
0000050: 2e 58 92 19 5f 1a 80 fc d9 30 3b 51 99 c7 1b 51  .X.._....0;Q...Q
0000060: ba 0c 8a 3c 7d f0 60 1e d5 1c e7 2f 33 16 c8 1f  ...<}.`..../3...
0000070: e6 df 24 75 d1 51 e6 af 38 b4 f7 b1 63 77 14 8d  ..$u.Q..8...cw..
0000080: d3 69 bc 99 9e a5 98 56 53 e7 71 f7 48 76 7a 24  .i.....VS.q.Hvz$
0000090: a7 dc 5c 22 fc a6 55 05 30 e2 03 d6 a8 ef 1a 9f  ..\"..U.0.......
00000a0: e4 03 c6 a0 5e 60 be 01 2b ca 12 83 d4 64 69 3d  ....^`..+....di=
00000b0: a7 2e cc 59 5e 0c bb 69 b0 19 1d e1 f2 53 e4 1b  ...Y^..i.....S..
00000c0: 6e 6d cc 45 d3 1f cc 3c b7 1b 5f ca c8 d0 94 fe  nm.E...<.._.....
00000d0: 05 ea ae dc 98 9e 9a 47 a6 fa 3a 0e c3 45 ef 31  .......G..:..E.1
00000e0: 61 a0 7c 80 55 9a 5d 7a af 8e 51 e8 5c 79 c4 22  a.|.U.]z..Q.\y."
00000f0: 32 35 36 62 33 38 62 22 24 12 23 20 5c 22 12 21  256b38b"$.# \".!
0000100: 08 00 02 22 3a 69 32 2f 7b 5f 30 3d 5f 29 33 33  ...":i2/{_0=_)33
0000110: 3f 61 40 5c 2f 5c 2a 7d 2f 30 61 2f 6c 69 28 3d  ?a@\/\*}/0a/li(=
0000120: 60                                               <

Funciona substituindo execuções comuns (por exemplo, 2 8 18 32) por números inteiros maiores que 32 e considerando a matriz de todas as configurações um número base 38, que é codificado em binário.

Exemplo de execução

$ base64 -d > electrons.cjam <<< Isy1oxr3vQcbJs5zFlWHCCfSZVRmrME4/96V2Ip3bU4NE9+7t8aMrmsyTbnxfLnxvGgtilwi5lwi4dfJgLqlXWQkRwuqeMkTpQplQQjz7uMuWJIZXxqA/NkwO1GZxxtRugyKPH3wYB7VHOcvMxbIH+bfJHXRUeavOLT3sWN3FI3TabyZnqWYVlPncfdIdnokp9xcIvymVQUw4gPWqO8an+QDxqBeYL4BK8oSg9RkaT2nLsxZXgy7abAZHeHyU+Qbbm3MRdMfzDy3G1/KyNCU/gXqrtyYnppHpvo6DsNF7zFhoHyAVZpdeq+OUehcecQiMjU2YjM4YiIkEiMgXCISIQgAAiI6aTIve18wPV8pMzM/YUBcL1wqfS8wYS9saSg9YA==
$ cksum electrons.cjam 
3109698089 289 electrons.cjam
$ LANG=en_US cjam electrons.cjam <<< 42; echo
[2 8 18 13 1]
$ for i in {1..118}; do LANG=en_US cjam electrons.cjam <<< $i; echo; done | md5sum
d09cb34c282ee52c2466a6b80aa30d22  -