前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >三种素数筛的比较

三种素数筛的比较

作者头像
ACM算法日常
发布2018-12-13 17:39:54
1.3K0
发布2018-12-13 17:39:54
举报

在自然数集中,质数的数量不多而且分布比较稀疏,对于一个整数N,不超过N的质数大概有N/lnN个,即每lnN个数中可能会有一个质数。

在筛选0—N中的素数的方法较多:

1.试除法

bool is_prime(int n)
{
    for(int i=2;i<=sqrt(n);i++)
         if(n%i==0)return false;
   return true;
}

2.Eratosthenes筛选法

想法是:任意整数x的倍数 2x,3x,..都不会是质数

我们从2开始扫,从小到大扫每个数x,把他的倍数2x,3x,...,[N/x]*x标记为合数.

扫到一个数时,它不被2—x-1之间任何数整除,该数即为质数

当然,我们会发现,2和3都会把6标记为合数。

由此我们可知,小于x^2的x的倍数在扫更小的数时已经被扫了一遍。

就不必像2和3都会把6扫一遍那样多余的白白浪费运算时间了。

我们要做的就是对这个算法进行优化

:对于每个数x,我们只需从x^2开始扫,把x^2,(x+1)*x,...,[N.x]*x标记合数即可。

void primes(int n)
{
     memset(v,0,sizeof(v));//标记合数
     for(int i=2;i<=n;i++)
     {
          if(v[i])continue;
          else cout<<i<<endl;//看是不是质数,是质数的话输出
          for(int j=i;j<=n/i;j++)v[i*j]=1;
     }
}

当然这篇blog到此不会截止,我想说的是:虽然.Eratosthenes筛选法是让素数x从x^2往上开始2筛的,但还是会造成重复筛选。

就像2和3都会把6标记为合数一样,

虽然Eratosthenes筛选法是把x^2,(x+1)*x,...,[N.x]*x标记合数

但还是会造成重复筛选。

如:12=6*2,12=4*3,很明显12被重复筛选了,

Eratosthenes筛选法 的本质和爆破的试除法 一样,只不过减少了重复筛选的次数。

而我们想知道的是产生一个合数的唯一方式。

这时我们讲一下线性筛:

举个简单的例子:我们通过 从小到大累积质因子 来标记每个合数,让12=3*2*2是合数组成的唯一的方式

线性筛是通过 从小到大累积质因子 来标记每个合数,当我们理解这句话的含义时,实现代码就不难了

int v[maxn],prime[maxn];//prime用来记载质数
void primes(int n)
{
       memset(v,0,sizeof(v));
       m=0;//最小质因子
       for(int i=2;i<=n;i++)
       {
            if(v[i]==0)
             { v[i]=i;prime[++m]=i; }//i是质数的话

           //让当前数i乘上一个质因子
            for( int j=1;j<=m;j++)
             {
                 //i有比prime[j]更小的质因子  或超出n的范围停止
                  if(prime[j]>v[i] ||prime[j]>n/i )break;
                 //prime[j]是合数i*prime[j]的最小质因子
                  v[i*prime[j]]=prime[j];
             }
       }
            for(int i=1;i<=m;i++)cout<<prime[i]<<endl;
}

这种方法省时就省时在,不会造成重复筛选!

其实关于质数的题目还有一个应用就是:质因数分解

pi序列都为质数,ci为次幂

对任何N,都有:

N=p1^c1*p2^c2.......

由此可以利用 试除法 和 Eratosthenes筛选法 完成质因数分解:

其实 它的一个更好的应用是求最大质因子 因为一个数字不可能有两个大于根号的因子,还是素因子所以我们函数内,for循环的条件是:

for(int i=2;i<=sqrt(n);i++)

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<math.h>
using namespace std;
const int maxn=1e5;
long long p[maxn];
long long c[maxn];
void divide(int n)
{
        int m=0;
        for(int i=2;i<=sqrt(n);i++)
        {
                   if(n%i==0)//i为质数
                  {
                           p[++m]=i;c[m]=0;
                          while(n%i==0)
                           {
                                   n/=i;c[m]++;
                           }
                  }
        }   //最后剩余的数不能为任何区间内质数整除,则剩余的数              也为质数
            if(n>1)
            {p[++m]=n;c[m]=1;   }

       for(int i=1;i<=m;i++)
            cout<<p[i]<<" "<<c[i]<<endl;
}
int main()
{
    int n;cin>>n;
    divide(n);
    return 0;
 }
本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自微信公众号。
原始发表:2018-11-15,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 ACM算法日常 微信公众号,前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档