Inteiros são tediosos para representar no Brain-Flak . Existem 8 operadores:

()      Evaluates to 1, but does not push anything on any stack
[]      Evaluates to an indeterminate value for the purposes of this question
{}      Removes the top of the stack and evaluates to it
<>      Switches to or back from the alternate stack and evaluates to zero
(foo)   Pushes the value of the expression foo to the stack and evaluates to it
[foo]   Evaluates to the negation of foo
{foo}   Evaluates the expression foo until the top of the stack is zero
<foo>   Evaluates to zero but executes foo anyway

foopode consistir em vários operadores; nesse caso, eles são avaliados e somados. Por exemplo, (()())empurra 2para a pilha (e avalia 2também).

Obviamente, o (()...())mecanismo não é útil no Code Golf, pois grandes números levariam n*2+2bytes para representar. Seu desafio é, portanto, escrever um programa ou função que produza o menor número de bytes possível de um programa Brain-Flak que enviará um número inteiro positivo nà pilha ativa. Este programa não deve fazer suposições sobre o conteúdo existente das pilhas, portanto, não deve deixar as pilhas trocadas ou adicionar ou remover valores extras das pilhas.

Embora seu programa ou função deva ser capaz de retornar um programa Brain-Flak funcional para todas as entradas de 1 a 1.000.000, o vencedor será o programa ou função que gera o menor conjunto de programas Brain-Flak apropriados para todos os 1061 números primos entre 1.000 e 10.000 . Observe o tamanho total de suas saídas para essas 1061 entradas como parte de seu envio. Seu programa ou função pode aceitar o número inteiro e retornar o programa Brain-Flak (string) em qualquer um dos formatos de E / S aceitáveis ​​usuais. Os laços serão quebrados usando o tamanho do seu programa ou função.

Python 2, 59394 59244 58534 58416 58394 58250

Ok, aqui está a minha solução.

import re
import math

cache = {0:"<()>"}

def find(x,i,j):
    return i*((x**2+x)/2)+(j+1)*((x**2-x)/2)

def solve(x, i, j):
    a = (i + j + 1)/2.
    b = (i - j - 1)/2.
    c = -x
    return (-b + math.sqrt(b**2 - 4*a*c))/(2*a)

def size(i,j=0):
    return 4*(i+j)+14

def polynomials(n):
    upperBound = int(4*math.log(n,2))
    i = 0
    answers = []
    while size(i) < upperBound:
        for j in range(i):
            sol = int(solve(n, i-j, j)+.5)
            if find(sol, i-j, j) == n:
                answers.append((sol, i-j, j))
        i += 1
    return answers

def complement(character):
        dict = {"(":")","{":"}","<":">","[":"]",")":"(","}":"{",">":"<","]":"["}
        return dict[character]

def findMatch(snippet, index):
        increment = 1 if snippet[index] in "({<[" else -1
        stack = []
        if snippet[index] in "(){}<>[]":
                stack.append(snippet[index])
        while len(stack) > 0 and index + increment < len(snippet):
                index += increment
                if snippet[index] in "(){}<>[]":
                        if complement(snippet[index]) == stack[-1]:
                                stack = stack[:-1]
                        else:
                                stack.append(snippet[index])
        return index

def isPrime(n):
    return not [0 for x in range(2,int(n**.5)+1) if n%x==0] and n>1

def getPrimeFactors(n):
    return [x for x in range(2,n/2) if n%x==0 and isPrime(x)]

def divHardcode(n,m):
    assert n%m == 0
    assert m != 1
    assert n != 1
    binary = bin(m)[3:]
    return (binary.count("1")+len(binary))*"("+getBF(n/m)+")"*binary.count("1")+binary.replace("1","){}{}").replace("0","){}")

def isTriangular(n):
    #Triangles must be between sqrt(2n) and cbrt(2n)
    if n < 0: return isTriangular(-n)
    for x in range(int((2*n)**(1/3.)),int((2*n)**.5)+1):
        if (x**2+x) == 2*n:
            return True
    return False

def getTriangle(n):
    if n < 0: return -getTriangle(-n)
    #Triangles must be between sqrt(2n) and cbrt(2n)
    for x in range(int((2*n)**(1/3.)),int((2*n)**.5)+1):
        if (x**2+x) == 2*n:
            return x
    #If we don't find one we made a mistake
    assert False

def getSimpleBF(n):
    if n in cache:return cache[n]
    if n < 0:
        # There is room for better solutions here
        return "["+getSimpleBF(-n)+"]"
    elif n == 0:
        return ""
    elif n < 6:
        return "()"*n
    #Non-edge cases
    solutions = []
    factors = getPrimeFactors(n)
    if n >= 78 and isTriangular(n):
        solutions.append(
           min([push(getTriangle(n))+"{({}[()])}{}","<"+push(getTriangle(n)+1)+">{({}[()])}{}"],key=len)
        )
    polynomialSolutions = polynomials(n)
    for polynomial in polynomialSolutions:
        solutions.append("<%s>{%s({}[()])%s}{}"%(push(polynomial[0]),"({})"*polynomial[1],"({})"*polynomial[2]))
        #Mod 3 tricks
    if n % 3 == 2:
       solutions.append(("((%s)()){}{}")%getBF(n/3))
    elif n % 3 == 1:
       solutions.append(("((%s)()()){}{}")%getBF(n/3-1))
    #Basic solutions
    if isPrime(n):
        solutions.append(getSimpleBF(n-1) + "()")
    else:
        #TODO multithread
        solutions += map(lambda m:divHardcode(n,m),factors)
    return min(solutions,key=lambda x:len(unpack(x)))

def getBF(n):
    if n in cache: return cache[n]
    result = getSimpleBF(n)
    index = n - 1
    while index > n-(len(result)/2):
        score = getSimpleBF(index)+getSimpleBF(n-index)
        if len(score) < len(result):result = score
        index -= 1
    index = n + 1
    while index < n+(len(result)/2):
        score = getSimpleBF(index)+getSimpleBF(n-index)
        if len(score) < len(result):result = score
        index += 1
    cache[n] = result
    return result

def unpack(string):
    reMatch = re.match("\(*<",string)
    if reMatch:
        location =reMatch.span()
        return string[location[1]:findMatch(string,location[1]-1)] +string[:location[1]-1] + string[findMatch(string,location[1]-1)+1:]
    return string

def push(n):
    return unpack("("+getBF(n)+")")

def kolmo(string):
    code = push(ord(string[-1]))
    stringVector = map(ord,string)
    for x,y in zip(stringVector[-1:0:-1],stringVector[-2::-1]):
        code = "("+code+getBF(y-x)+")"
    code = code.replace("<()>)",")")
    return code

def kolmo(stringVector):
    code = push(stringVector[-1])
    for x,y in zip(stringVector[-1:0:-1],stringVector[-2::-1]):
        code = "("+code+getBF(y-x)+")"
    code = code.replace("<()>)",")")
    return code


if __name__ == "__main__":
    import primes
    sum = 0
    for prime in primes.nums:
        print push(prime)
        sum += len(push(prime))
    print sum

A função relevante é push(n). Para chamá-lo, basta chamar push no número inteiro que você deseja representar.

Explicação

A principal otimização feita pelo programa é a codificação de multiplicação. A idéia de codificação codificada de multiplicação é bastante simples. Você pressiona o número e, em seguida, aparece e pressiona para criar um novo valor. Por exemplo, para multiplicar por dois, você pode usar o seguinte código em ((n){})que n produz um número específico. Isso funciona porque ambos (n)e {}têm um valor de n.

Essa idéia simples pode ser mais complexa para números maiores. Tomemos, por exemplo, 5 e foi descoberto há algum tempo que a melhor maneira de multiplicar por cinco era (((n)){}){}{}. Esse código faz duas cópias do n multiplica uma por 4 e adiciona as duas. Usando a mesma estratégia, faço cada multiplicação com base na representação binária de um número. Não vou entrar em detalhes de como isso funciona agora, mas faço isso cortando a primeira da representação binária e substituindo 0 por ){}e 1 por){}{}. Ele garante que n seja pressionado o número apropriado de vezes e equilibra todos os parênteses. (Se você quiser saber como isso é feito, consulte meu código). Se você quer saber por que isso funciona, pergunte-me em um comentário. Eu não acho que alguém realmente leia todas as atualizações do meu post, então deixei a explicação de fora.

Quando o algoritmo tenta encontrar um código rígido de multiplicação, ele tenta todos os fatores primos de um número. Ele ignora os fatores compostos porque, a certa altura, os fatores compostos sempre poderiam ser expressos de forma mais concisa, pois seus próprios fatores primários não são conhecidos se isso ainda é verdade.

O outro mecanismo de economia de bytes é um localizador de solução polinomial. Existem certas formas de polinômios que são fáceis de representar com loops decrescentes. Esses polinômios incluem, mas não estão limitados a, números poligonais. Essa otimização encontra polinômios que se ajustam ao formulário e cria o código que os cria.

Saída

colar-bin

Flacidez Cerebral, 64664

Experimente Online!

Aqui está o meu código anotado

({}<
 ((((()()()()()){}){}){}()) #41
>)
{
 (({})[()()()()()()])
 ([({}<(())>)](<>)){({}())<>}{}<>{}{}<>(({})){(<{}({}<>)>)}{}({}<>)
 {((< #IF
  {} 
  {({}[()]< #FOR
   ((((()()()()()){}){}){}()) #41
   (({})[()])                 #40
  >)}{}
 >))}{}
 (({}))
 #MOD2
 {(<
  ({}<(())>)({<({}[()]<>)><>(()[{}])<><({}<>)>}{}<({}<>)><>)<>({}<>)
  {((<{}({}< #IF
   {}
   (((()()()()())({})({})({}){})({})({})({}){})  #125
   (({})[()()])                                  #123
   ((((()()()()()){}){}){}())                    #41
   <>
   ((((()()()()()){}){}){})                      #40
   <>
   >)

  >))}{}{}
 >)}{}
 #MOD2 (number 2)
 (({}))
 ({}(())){({}[()]<>)<>(()[{}])<>({}<>)}{}
 (({})<([{}]{})>)
 {
  ({}[()]<<>
    ((((()()()()()){}){}){}) #40
    (({})())                 #41
   <>>)
 }{}
}{}
<>{({}<>)<>}<>((((()()()()()){}){}){})

Explicação

Isso implementa apenas duas regras a partir de agora:

• Se n é divisível por dois, retorne (n/2){}

• Se n não for divisível por dois, retorne n-1()

Ele também codifica todos os números menores que 6.

Perl, 59222 59156 58460 caracteres

• n() (11322660 caracteres)
• (n){}() (64664 caracteres)
• ((n)){}{} (63610 caracteres)
• ((n)()){}{} (63484 caracteres) - este é um novo cálculo
• (n){({}[()])}{} (60748 caracteres)
• n[m] (62800 caracteres)
• (n){m({}[l])}{} (58460 caracteres) - este é um novo cálculo

A fórmula para esse último cálculo é n(n/l+1)/2+mn/l. Eu tentei alguns outros cálculos, mas eles não são mais úteis para a saída fornecida. Na verdade, o programa gera todos os valores até 9999, mas lista os números primos fornecidos e seu comprimento total.

@primes = (<list of the 4-digit prime numbers here>);
@numbers = ();
for ($i = 1; $i < 10000; $i++) {
  $numbers[$i] = "()" x $i; # default calculation
}
for ($i = 2; $i < 10000; $i++) {
  for ($j = 1; $j < 8; $j++) {
    &try($i, "$numbers[$i+$j]\[$numbers[$j]]");
  }
  &try($i + 1, "$numbers[$i]()");
  &try($i * 2, "($numbers[$i]){}");
  &try($i * 3, "(($numbers[$i])){}{}");
  &try($i * 3 + 2, "(($numbers[$i])()){}{}");
  for ($l = 1; $l * $l < $i; $l++) { 
    unless ($i % $l) { 
      for ($j = 0; ($k = (($i + $j + $j) * $i / $l + $i) / 2) < 10000; $j++) { 
        &try($k, "($numbers[$i]){$numbers[$j]({}[$numbers[$l]])}{}");
      } 
    } 
  } 
}
$len = 0;
foreach (@primes) {
  print "($numbers[$_])\n";
  $len += 2 + length $numbers[$_];
}
print "$len\n";
sub try {
  ($n, $s) = @_;
  $numbers[$n] = $s if (length($numbers[$n]) > length $s);
}

Python, 59136 58676 caracteres

Função de golfe número Brainflak:

m=11111
R=range(0,m)
R[1]="()"
R[2]="()()"
l=2
def a(v,r):
 if v>0 and v<m:
  if isinstance(R[v],int) or len(r)<len(R[v]):
   R[v]=r
   if v<R[0]:
    R[0]=v
def s(v,k):
 S=0
 while v>0:
  S+=v
  v-=k
 return S
p=lambda r:"("+r+")"
w=lambda r:"{({}["+r+"])}{}"
def q(r,v):
 for i in range(1,v):
  r="("+r+")"
 for i in range(1,v):
  r+="{}"
 return r
def e(r,v,k):
 for i in range(0,k):
  r=q(r,v)
 return r
while l<m:
 R[0]=l+1
 a(l*2,q(R[l],2)) 
 a(l*3,q(R[l],3))
 a(l*5,q(R[l],5))
 a(l*7,q(R[l],7))
 for i in range(1,l):
  a(l+i,R[l]+R[i])
  a(l-i,R[l]+"["+R[i]+"]")
  if l%i==0:
   t=s(l-i,i)
   a(s(l,i),p(R[l])+w(R[i]))
   a(l+2*t,p(R[l])+q(w(R[i]),2))
   a(l+4*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,2))
   a(l+8*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,3))
   a(l+16*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,4))
   a(l+32*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,5))
   a(l+64*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,6))
   a(l+128*t,p(R[l])+e(w(R[i]),2,7))
   a(l+3*t,p(R[l])+q(w(R[i]),3))
   a(l+9*t,p(R[l])+e(w(R[i]),3,2))
   a(l+27*t,p(R[l])+e(w(R[i]),3,3))
   a(l+5*t,p(R[l])+q(w(R[i]),5))
   a(l+6*t,p(R[l])+q(q(w(R[i]),3),2))
   a(l+10*t,p(R[l])+q(q(w(R[i]),5),2))
   a(l+15*t,p(R[l])+q(q(w(R[i]),5),3))
   a(l+12*t,p(R[l])+q(q(q(w(R[i]),3),2),2))
   a(l+18*t,p(R[l])+q(q(q(w(R[i]),3),3),2))
   a(l+20*t,p(R[l])+q(q(q(w(R[i]),5),2),2))
   a(l+24*t,p(R[l])+q(q(q(q(w(R[i]),3),2),2),2))
   a(l+36*t,p(R[l])+q(q(q(q(w(R[i]),3),3),2),2))
   a(l+40*t,p(R[l])+q(q(q(q(w(R[i]),5),2),2),2))
 l=R[0]
f=lambda v:p(R[v])

Iteração do número primo:

def isPrime(v):
 i=2
 while i*i<=v:
  if v%i==0:
   return False
  i+=1
 return True

for i in range(1000,10000):
 if isPrime(i):
  print f(i)

Saída:

Pastebin

Explicação:

Preenchemos previamente uma lista R da representação do Brain-flak avaliando números inteiros individuais em um intervalo maior que o necessário [1, m -1] para definir nossa função f . As representações são formadas pegando a menor representação não utilizada (indexada por l ) e formando muitas novas representações, mantendo apenas a mais curta. A representação mais baixa não utilizada assume que todos os números 1 a 1 foram atribuídos a uma representação e que essas representações já foram usadas para produzir novos números. Se um valor menor que l obtém uma representação mais curta, devemos voltar e reproduzir os números que começam nesse ponto. A função f produz um programa que salva o número na pilha adicionando parênteses.

Eu não conhecia nenhum Brainflak quando comecei isso, e aprecio muito a resposta de Eamon Olive por apontar a fórmula para os números dos triângulos. Eu geralmente generalizei a soma e fui implacável em verificar somas e diferenças. Adicionar muitos múltiplos de somas teve um grande efeito.

Para quem se importa, aqui está o código de rascunho que usei para ver quais fórmulas valiam a pena.

Fórmulas de representação:

1. Multiplicação por pequenos números primos:
   (X){}
((X)){}{}
((((X)))){}{}{}{}
((((((X)))))){}{}{}{}{}{}
   
2. Adição X + Y :
   XY
3. Subtração X - Y :
   X[Y]
4. Soma para e incluindo X do incremento Y :
   (X){({}[Y])}{}
5. Múltiplos de somas em X do incremento Y , mais X :
   (X)({({}[Y])}{}){}
(X)(({({}[Y])}{})){}{}
(X)(({({}[Y])}{}){}){}
   etc ...

Lua 5.3, 57522

Na verdade, comecei a trabalhar nisso quando a pergunta foi publicada, mas a esqueci até o aniversário do Brain-Flak.

-- 64 gives all results through 10000 (should run in about 1 second)
-- 78 gives all results through 100000 (should run in about 20 seconds)
-- 90 gives all results through 1000000 (should run in about 200 seconds)
-- Note: Timings may not be accurate, as the are not updated every time new cases are added.

local k_max_len = 64
local k_limit = 10000

local pre = os.clock()

local function compute_multiplier_helper(prefix, suffix, m)
  if m == 2 then
    prefix[#prefix + 1] = "("
    suffix[#suffix + 1] = "){}"
  elseif m % 2 == 0 then
    prefix[#prefix + 1] = "("
    compute_multiplier_helper(prefix, suffix, m // 2)
    suffix[#suffix + 1] = "){}"
  else
    suffix[#suffix + 1] = ")"
    compute_multiplier_helper(prefix, suffix, m - 1)
    prefix[#prefix + 1] = "("
    suffix[#suffix + 1] = "{}"
  end
end

local function compute_multiplier(m)
  local prefix = {}
  local suffix = {}
  compute_multiplier_helper(prefix, suffix, m)
  return table.concat(prefix), table.concat(suffix)
end

local multipliers = {}
for m = 2, k_limit do
  -- Including all factors, not just primes.
  -- This did improve a few numbers, although none in the ppcg test set.
  local prefix, suffix = compute_multiplier(m)
  local mult = {prefix = prefix, suffix = suffix, m = m, cost = #prefix + #suffix}
  table.insert(multipliers, mult)
end
table.sort(multipliers, function(a, b) return a.cost < b.cost end)

local poly_multipliers = {}
poly_multipliers[1] = {m = 1, s = "({})", l = 4}
for m = 2, k_limit do
  local prefix, suffix = compute_multiplier(m)
  local s = prefix .. "({})" .. suffix
  assert(#s <= 4 * m)
  poly_multipliers[m] = {m = m, s = s, l = #s}
end
poly_multipliers[k_limit + 1] = {m = 0, s = "", l = 0}

table.sort(poly_multipliers, function(a, b) return a.l < b.l end)

local pcache = {}
local plen_cache = {}

local function register_push(prefix, suffix, value, pvalue)
  if value > 1500000 or value < -1500000 then return end
  local old_res = pcache[value]
  if old_res == nil then
    local res = {prefix = prefix, suffix = suffix, value = value, pvalue = pvalue}
    pcache[value] = res
    local length = #prefix + #suffix
    local lcache = plen_cache[length]
    if lcache == nil then
      lcache = {}
      plen_cache[length] = lcache
    end
    lcache[#lcache + 1] = res
  end
end

local function get_pushes(length)
  return ipairs(plen_cache[length] or {})
end

register_push("", "()", 1, 0)
register_push("", "<()>", 0, 0)

local function triangle(n)
  return (n * (n + 1)) // 2
end

local function process(length)
  -- basic
  for _, res in get_pushes(length - 2) do
    register_push(res.prefix, res.suffix .. "()", res.value + 1, res.pvalue)
    register_push(res.prefix, "[" .. res.suffix .. "]", -res.value, res.pvalue)
  end

  -- multiplication by constant (precomputed)
  for _, mult in ipairs(multipliers) do
    local cost = mult.cost
    if length - cost >= 4 then
      local m, prefix, suffix = mult.m, mult.prefix, mult.suffix
      for _, pus in get_pushes(length - cost) do
        local name = prefix .. pus.suffix .. suffix
        register_push(pus.prefix, name, pus.value * m, pus.pvalue)
      end
    else
      break
    end
  end

  -- residue 2 mod3 trick (Neil)
  -- ((n)()){}{}
  --  (n)        -- push n
  -- (   ())     -- push n + 1
  --        {}{} -- (n + 1) + (n + 1) + n
  if length - 10 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 10) do
      local name = "((" .. res.suffix .. ")()){}{}"
      register_push(res.prefix, name, 3 * res.value + 2, res.pvalue)
    end
  end

  -- residue 1 mod3 trick (Wheat Wizard)
  -- ((n)()()){}{}
  --  (n)          -- push n
  -- (   ()())     -- push n + 2
  --          {}{} -- (n + 2) + (n + 2) + n
  -- not useful, but fast...
  if length - 12 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 12) do
      local name = "((" .. res.suffix .. ")()()){}{}"
      register_push(res.prefix, name, 3 * res.value + 4, res.pvalue)
    end
  end

  -- residue 2 mod5 trick (tehtmi)
  -- (((n)){}()){}{}
  --   (n)           -- push n
  --  (   )          -- push n
  -- (     {}())     -- push 2n + 1
  --            {}{} -- (2n + 1) + (2n + 1) + n
  -- [[
  if length - 14 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 14) do
      local name = "(((" .. res.suffix .. ")){}()){}{}"
      register_push(res.prefix, name, 5 * res.value + 2, res.pvalue)
    end
  end
  -- ]]

  -- residue 4 mod5 trick (tehtmi)
  -- (((n)()){}){}{}
  --   (n)           -- push n
  --  (   ())        -- push n + 1
  -- (       {})     -- push 2n + 2
  --            {}{} -- (2n + 2) + (2n + 2) + n
  -- [[
  if length - 14 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 14) do
      local name = "(((" .. res.suffix .. ")()){}){}{}"
      register_push(res.prefix, name, 5 * res.value + 4, res.pvalue)
    end
  end
  -- ]]

  -- residue 6 mod7 trick (tehtmi)
  -- ((((n)())){}{}){}{}
  --    (n)              -- push n
  --   (   ())           -- push n + 1
  --  (       )          -- push n + 1
  -- (         {}{})     -- push 3n + 3
  --                {}{} -- (3n + 3) + (3n + 3) + n
  -- [[
  if length - 18 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 18) do
      local name = "((((" .. res.suffix .. ")())){}{}){}{}"
      register_push(res.prefix, name, 7 * res.value + 6, res.pvalue)
    end
  end
  --]]

  -- residue 4 mod7 trick (tehtmi)
  -- ((((n))()){}{}){}{}
  --    (n)              -- push n
  --   (   )             -- push n
  --  (     ())          -- push n + 1
  -- (         {}{})     -- push 3n + 2
  --                {}{} -- (3n + 2) + (3n + 2) + n
  -- [[
  if length - 18 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 18) do
      local name = "((((" .. res.suffix .. "))()){}{}){}{}"
      register_push(res.prefix, name, 7 * res.value + 4, res.pvalue)
    end
  end
  --]]

  -- residue 2 mod7 trick (tehtmi)
  -- ((((n))){}{}()){}{}
  --    (n)              -- push n
  --   (   )             -- push n
  --  (     )            -- push n
  -- (       {}{}())     -- push 3n + 1
  --                {}{} -- (3n + 1) + (3n + 1) + n
  -- [[
  if length - 18 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 18) do
      local name = "((((" .. res.suffix .. "))){}{}()){}{}"
      register_push(res.prefix, name, 7 * res.value + 2, res.pvalue)
    end
  end
  --]]

  -- triangle numbers (?)
  --(n){({}[()])}{}
  --(n)              -- push n
  --   {        }    -- sum and repeat
  --    (      )     -- push
  --     {}[()]      -- top - 1
  --             {}  -- pop 0
  if length - 14 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 14) do
      if res.value > 0 then
        local code = "{({}[()])}{}"
        register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", code, triangle(res.value - 1), res.pvalue + res.value)
        register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. code, triangle(res.value), res.pvalue)
        register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. code, triangle(res.value) + res.pvalue, 0)
      end
    end
  end

  -- negative triangle numbers (tehtmi)
  --(n){({}())}{}
  --(n)            -- push n
  --   {      }    -- sum and repeat
  --    (    )     -- push
  --     {}()      -- top + 1
  --           {}  -- pop 0
  if length - 12 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 12) do
      if res.value < 0 then
        local code = "{({}())}{}"
        register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", code, -triangle(-res.value - 1), res.pvalue + res.value)
        register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. code, -triangle(-res.value), res.pvalue)
        register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. code, -triangle(-res.value) + res.pvalue, 0)
      end
    end
  end

  -- cubic (tehtmi)
  -- (n){(({}[()])){({}[()])}{}}{}
  -- (n^3-3*n^2+8*n-6)/6
  -- (-6 + n*(8 + n*(-3 + n)))/6
  --[[ superceded by negative cubic because 
       it is the same cost of -ncubic(-n)
  if length - 28 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 28) do
      if res.value > 0 then
        local code = "{(({}[()])){({}[()])}{}}{}"
        local v = res.value + 1
        v = (-6 + v*(8 + v*(-3 + v)))//6
        register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", code, v - res.value, res.pvalue + res.value)
        register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. code, v, res.pvalue)
        register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. code, v + res.pvalue, 0)
      end
    end
  end
  --]]

  -- negative cubic (tehtmi)
  -- (n){(({}())){({}())}{}}{}
  -- (n^3-3*n^2+8*n-6)/6
  -- (-6 + n*(8 + n*(-3 + n)))/6
  -- [[
  if length - 24 >= 2 then
    for _, res in get_pushes(length - 24) do
      if res.value < 0 then
        local code = "{(({}())){({}())}{}}{}"
        local v = -res.value + 1
        v = (-6 + v*(8 + v*(-3 + v)))//6
        v = -v
        register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", code, v - res.value, res.pvalue + res.value)
        register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. code, v, res.pvalue)
        register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. code, v + res.pvalue, 0)
      end
    end
  end
  --]]

  -- polynomial (Wheat Wizard, modified by tehtmi)
  -- <(n)>{A({}[()])B}{} where A, B are ({})({})({})... repeated a, b times
  -- <(n)>                -- push n (without adding)
  --      {          }    -- repeat until top is zero
  --       A              -- top * a
  --        ({}[()])      -- top = top - 1; += top - 1
  --                B     -- (top - 1) * b
  --                  {}  -- pop 0
  -- triangular numbers are with a = b = 0
  -- from B and base:
  -- (n - 1) * (B + 1) * (n - 2) * (B + 1) * ...
  -- (B + 1) * (1 + ... + n - 1)
  -- (B + 1) * n * (n - 1) / 2
  -- from A:
  -- n * A + (n - 1) * A + ...
  -- A * (1 + ... n)
  -- A * (n + 1) * n / 2
  -- total: (B + 1) * n * (n - 1) / 2 + A * (n + 1) * n / 2
  --        [(A + B + 1) * n^2 + (A - B - 1) * n] / 2
  -- S := 4 * (A + B)
  -- [[
  if length - 18 >= 2 then
    for S = 4, length - 14, 4 do
      for _, res in get_pushes(length - 14 - S) do
        if res.value > 0 then
          for _, A in ipairs(poly_multipliers) do
            if A.l > S then
              break
            end
            for _, B in ipairs(poly_multipliers) do
              if A.l + B.l < S then
                -- continue
              elseif A.l + B.l > S then
                break
              else
                local a = A.m
                local b = B.m

                local logic = "{" .. A.s .. "({}[()])" .. B.s .. "}{}"
                local v = res.value
                v = ((a + b + 1) * v * v + (a - b - 1) * v) // 2
                register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", logic, v, res.pvalue + res.value)
                register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. logic, v + res.value, res.pvalue)
                register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. logic, v + res.value + res.pvalue, 0)
              end
            end
          end
        end
      end
    end
  end
  --]]

  -- negative polynomial (tehtmi)
  -- <(n)>{A({}())B}{}
  -- [[
  if length - 16 >= 2 then
    for S = 4, length - 12, 4 do
      for _, res in get_pushes(length - 12 - S) do
        if res.value < 0 then
          for _, A in ipairs(poly_multipliers) do
            if A.l > S then
              break
            end
            for _, B in ipairs(poly_multipliers) do
              if A.l + B.l < S then
                -- continue
              elseif A.l + B.l > S then
                break
              else
                local a = A.m
                local b = B.m

                local logic = "{" .. A.s .. "({}())" .. B.s .. "}{}"
                local v = -res.value
                v = ((a + b + 1) * v * v + (a - b - 1) * v) // -2

                register_push(res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")", logic, v, res.pvalue + res.value)
                register_push(res.prefix, "(" .. res.suffix .. ")" .. logic, v + res.value, res.pvalue)
                register_push("", res.prefix .. "(" .. res.suffix .. ")" .. logic, v + res.value + res.pvalue, 0)
              end
            end
          end
        end
      end
    end
  end
  --]]

  -- addition
  -- [[
  if length >= 4 then
    for part1 = 4, length // 2, 2 do
      for _, res1 in get_pushes(part1) do
        for _, res2 in get_pushes(length - part1) do
          register_push(res2.prefix .. res1.prefix, res1.suffix .. res2.suffix, res1.value + res2.value, res1.pvalue + res2.pvalue)
        end
      end
    end
  end
  --]]

  -- pseudo-exponentiation (tehtmi)
  -- (n)<>(m){({}[()])<>(({}){})<>}{}<>{}
  -- (n)<>(m)                             -- push n and m on opposite stacks
  --         {                    }       -- sum and repeat
  --          ({}[()])                    -- top(m) - 1
  --                  <>(({}){})<>        -- n = 2*n; += n
  --                               {}     -- pop 0
  --                                 <>   -- swap to result
  --                                   {} -- pop and add n
  -- [[
  if length - 34 >= 4 then
    local subl = length - 34
    for part1 = 2, subl - 2, 2 do
      for _, res2 in get_pushes(part1) do
        local b = res2.value
        if b > 0 and b < 55 then -- overflow could be a problem, so bound...
          for _, res1 in get_pushes(subl - part1) do
            -- 2n + 4n + 8n + ... + (2^m)*n + 2^m * n
            -- n( 2 + 4 + 8 + .. 2^m + 2^m)
            -- n( 3 * 2^m - 2 )
            local a = res1.value
            local body = "(" .. res1.suffix .. ")<>" .. res2.prefix .. "(" .. res2.suffix .. "){({}[()])<>(({}){})<>}{}<>{}"
            local v = a * (3 * (1 << b) - 2) + b * (b - 1) // 2 + a + b + res2.pvalue
            register_push(res1.prefix, body, v, res1.pvalue)
            register_push("", res1.prefix .. body, v + res1.pvalue, 0)
          end
        end
      end
    end
  end
  --]]
end

--print(os.clock(), "seconds (startup)")

local start = os.clock()
for i = 2, k_max_len - 2, 2 do
  --print(i)
  process(i)
end

plen_cache = nil

local final = {}
for i = 1, k_limit do
  if pcache[i] ~= nil then
    final[i] = pcache[i].prefix .. "(" .. pcache[i].suffix .. ")"
  end
end

pcache = nil

-- hard coded to 10000 for ppcg test
local sieve = {}
for i = 1, 10000 do sieve[i] = true end
for i = 2, 10000 do
  for j = i * i, 10000, i do
    sieve[j] = false
  end
end

--print(os.clock() - start, "seconds (calculation)")

--local bf = require("execute2")

local count = 0
local sum = 0
local sum2 = 0
local maxlen = 0
local pcount = 0
for i = 1, k_limit do
  local res = final[i]
  final[i] = nil
  --print(i, #res, res)
  --local ev = res and bf.eval1(bf.compile(res)) or -1; assert( res == nil or ev == i, string.format("Failed %d %s %d", i, res or "", ev))
  if sieve[i] and i > 1000 then
    sum = #res + sum
    pcount = pcount + 1
  end
  if res then
    sum2 = #res + sum2
    maxlen = math.max(maxlen, #res)
    count = count + 1
  end
end
print("sum", sum)
--print("coverage", count / k_limit, "missing", k_limit - count)
--print("sum2", sum2)
--print("maxlen", maxlen)
assert(pcount == 1061)

Idéia semelhante às outras respostas em que funções úteis conhecidas são usadas para criar números maiores a partir de boas representações de números mais simples.

Uma diferença é que, em vez de resolver subproblemas em termos de números menores, estou resolvendo subproblemas em termos de números com representações mais curtas. Eu acho que isso torna mais elegante tirar proveito de números negativos, bem como lidar com o caso em que números menores são representados em termos de números maiores.

Além disso, tentar encontrar todos os números que podem ser representados em um determinado tamanho, ao invés de tentar representar um número específico o mais rápido possível, na verdade, simplifica certos cálculos. Em vez de trabalhar uma fórmula ao contrário para ver se ela pode ser aplicada a um número, a fórmula pode ser trabalhada para frente e aplicada a todos os números.

Outra diferença é que as soluções conhecidas são armazenadas em duas partes - um "prefixo" (opcional) e um "sufixo" (mais parecido com um infixo). Espera-se que a avaliação do prefixo seja ignorada ao calcular o número fornecido - o prefixo contém apenas o código que configura o sufixo a ser executado (geralmente empurrando uma ou mais coisas para a pilha). Portanto, dado um prefixo e um sufixo, o número correspondente pode ser colocado na pilha com prefix(suffix).

Essa divisão basicamente resolve o mesmo problema que a unpackfunção na resposta do Assistente de Trigo. Em vez de agrupar o código com <...>apenas para desfazer isso posteriormente, esse código é simplesmente adicionado ao prefixo.

Em alguns casos, o prefixo é realmente avaliado (principalmente para a operação de pseudo-exponenciação), portanto, sua avaliação também é armazenada. No entanto, isso realmente não causa um grande problema, pois o gerador não está tentando construir números específicos. Teoricamente, parece sugerir que poderia haver duas partes de código do mesmo comprimento e gerar o mesmo número que não seria redundante no cache devido a diferentes avaliações de prefixo. Eu não me incomodei em explicar isso, pois isso não parece importar muito (pelo menos nesse domínio).

Eu imagino que seria fácil diminuir a contagem de bytes apenas adicionando mais casos, mas eu já tive o suficiente no momento.

Eu corri para 1000000, mas apenas verifiquei a sanidade até 100000.

Pasta de saída da saída em números primos fornecidos.

ruby, 60246 bytes

$brain_flak = Hash.new{|h, k|
    a = []
    a.push "()"*k
    if k > 1
        if k > 10
            # Triangle Numbers:
            n = (Math.sqrt(1+8*k).to_i-1)/2
            if (n*n+n)/2 == k
                a.push "("+h[n]+"){({}[()])}{}" 
                a.push  h[n+n]+")({({}[()])}{}"
            end
        end
        (k**0.51).to_i.downto(2){|i|
            # multiplication:
            if k%i==0
                a.push "("*(i-1) + h[k/i] + ")"*(i-1)+"{}"*(i-1)

            end
        }
        (k/2).downto(1){|i|
            # Addition
            a.push h[k-i] + h[i]
        }
    end

    h[k] = a.min_by{|x|x.length}
}
$brain_flak[0] = "<><>"

def get_code_for (i)
  "(#{$brain_flak[i]})"
end

Eu uso um hash. Eu encontro o melhor golfe para um determinado número e usa os menores para encontrar os maiores.

Os hashes recursivos são muito divertidos!

Python, 64014 caracteres

Eu não sabia nada sobre o brainflak antes desse desafio e apenas brincava um pouco com o tryitonline, para que houvesse atalhos óbvios que eu perdesse. Essa é uma solução bastante entediante, apenas divide a entrada em x=x/2+x%2ou x=x/3+x%3, o que for menor.

k=lambda x:"(("+o(x/3)+")){}{}"+(x%3)*"()"if x>3else"()"*x
m=lambda x:"("+o(x/2)+"){}"+(x%2)*"()"if x>6else"()"*x
o=lambda x:min(k(x),m(x),key=len)
b=lambda x:"("+o(x)+")"

Chame assim: b(42)

saída em pastebin

Lua, 64664 bytes

O programa imprime o comprimento total dos programas e o programa para o 203º prime (existe uma linha que você pode alterar para alterar qual deles é impresso ou descomentar uma linha para imprimir todos os programas)

No momento, a única otimização é x = 2 * n + 1

Espero ter tempo para adicionar mais otimizações para diminuir a pontuação.

local primeS = [[<INSERT PRIMES HERE>]]

local primes = {}

for num in primeS:gmatch("%d+") do
    table.insert(primes, num+0)
end

local progs = {}
progs[0] = ""
progs[1] = "()"
progs[2] = "()()"

local function half(n)
    if progs[n] then return progs[n] end
    local p = ""
    local div = math.floor(n/2)
    local rem = n%2 == 1 and "()" or ""
    return "("..progs[div].."){}"..rem
end

for i = 3, 10000 do

    local bin = half(i)

    progs[i] = progs[i-1] .. "()"

    if #bin < #progs[i] then
        progs[i] = bin
    end

    if i % 1000 == 0 then
        print(i)
    end

end

local n = 203 -- This is the program it outputs
print(n..", ("..progs[203]..")")

local len = 0
for i,v in ipairs(primes) do
    len = len + #progs[v] + 2
    --print(v.." ("..progs[v]..")\n")
end
print("Total len: "..len)