Есть ли максимально оптимизировать решение данной так, чтобы решать её не путём какого-либо перебора, а быстро просчитать ответ? найдите наименьшее натуральное число, которое нужно подать на вход алгоритма, чтобы в результате были выведены числа 3 и 7.

// PascalABC.NET 3.0, сборка 1128
const
  nmax=100;
var
  n,i,j,nn,nz,np,t:integer;
  a,an,az,ap:array[1..nmax] of integer;
begin
  // формируем массив и выводим его
  Write('Количество элементов в массиве: '); Read(n);
  for i:=1 to n do begin
    a[i]:=Random(11)-5;
    Write(a[i],' ')
    end;
  Writeln;
  // разбиваем массив на три подмассива
  nn:=0; nz:=0; np:=0;
  for i:=1 to n do
    if a[i]<0 then begin nn:=nn+1; an[nn]:=a[i] end
    else
      if a[i]=0 then begin nz:=nz+1; az[nz]:=a[i] end
      else begin np:=np+1; ap[np]:=a[i] end;
  // сортируем массив с отрицательными элементами по убыванию
  for i:=1 to nn-1 do
    for j:=1 to nn-1 do
      if an[j]<an[j+1] then
        begin t:=an[j]; an[j]:=an[j+1]; an[j+1]:=t end;
  // сортируем массив с положительными элементами по возрастанию
  for i:=1 to np-1 do
    for j:=1 to np-1 do
      if ap[j]>ap[j+1] then
        begin t:=ap[j]; ap[j]:=ap[j+1]; ap[j+1]:=t end;
  // формируем новое содержимое массива a
  i:=0;
  for j:=1 to nz do begin i:=i+1; a[i]:=az[j] end;
  for j:=1 to np do begin i:=i+1; a[i]:=ap[j] end;
  for j:=1 to nn do begin i:=i+1; a[i]:=an[j] end;
  // вывод результата
  for i:=1 to n do Write(a[i],' ');
  Writeln
end.

Тестовое решение:
Количество элементов в массиве: 15
1 2 5 0 -5 -3 0 0 1 -4 3 -2 -2 0 -5
0 0 0 0 1 1 2 3 5 -2 -2 -3 -4 -5 -5

1. При использовании палитры из 2^24 цветов для хранения цвета 1 пикселя используется 24 бита = 3 байта.
Пусть количество пикселей в рисунке K, тогда объем памяти, занимаемой одним рисунком = (K*3)/1024 + 128 Кбайт.
X = 8*(K*3/1024 + 128)+2.5*1024
2. При использовании палитры из 2^16 цветов для хранения цвета 1 пикселя используется 16 бита = 2 байта.
Объем памяти, занимаемой одним рисунком = (K*2)/1024 + 128 Кбайт.
X = 20*(K*2/1024 + 128)
8*(K*3/1024 + 128)+2.5*1024 = 20*(K*2/1024 + 128)
К = 65536 (количество пикселей в рисунке)
X = 20*(K*2/1024 + 128) = 20*(65536*2/1024 + 128) Кбайт = 
 20*(128 + 128) Кбайт = 5120 Кбайт = 5120/1024 Мбайт = 5 Мбайт