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  • 快速筛选素数

    快速筛选

    我们研究一下质数分布规律:大于等于5的质数一定和6的倍数相邻。例如5和7,11和13,17和19等;

    证明:令x≥1,将大于等于5的自然数表示如下:
    ······ 6x-1,6x,6x+1,6x+2,6x+3,6x+4,6x+5,6(x+1),6(x+1)+1 ······
    可以看到,不在6的倍数两侧,即6x两侧的数为6x+2,6x+3,6x+4,由于2(3x+1),3(2x+1),2(3x+2),所以它们一定不是素数,再除去6x本身,显然,素数要出现只可能出现在6x的相邻两侧。这里要注意的一点是,在6的倍数相邻两侧并不是一定就是质数。
    此时判断质数可以6个为单元快进,i++步长加大为6,加快判断速度,原因是,假如要判定的数为n,则n必定是6x-1或6x+1的形式,对于循环中6i-1,6i,6i+1,6i+2,6i+3,6i+4,其中如果n能被6i,6i+2,6i+4整除,则n至少得是一个偶数,但是6x-1或6x+1的形式明显是一个奇数,故不成立;另外,如果n能被6i+3整除,则n至少能被3整除,但是6x能被3整除,故6x-1或6x+1(即n)不可能被3整除,故不成立。综上,循环中只需要考虑6i-1和6i+1的情况,即循环的步长可以定为6,每次判断循环变量k和k+2的情况即可
     

    bool isprime(int n)
    {
    if(n==0 || n==1) //先判断这些小于5的数
    return false;
    if(n==2||n==3)
    return true;
    if(n%6!=1 && n%6!=5) //判断数是否是6x-1或者6x+1
    return false;
    for(int i=5;i<=sqrt(n);i+=6)
    {
    if(n%i==0 || n%(i+2)==0) //每次只用判断是否是它两的倍数
    return false;
    }
    return true; //都满足了,即为质数
    }
     
     
    埃拉托斯特尼筛法  (O(n logn logn))
    当题目所求与素数相关且题给数据规模过大时,我们用普通的查找素数的算法即使提前打表也会TLE

    所以我们谋求更加高效的算法来得到素数序列:

    void isPrime ()
    {
    memset(prim,0,sizeof(prim));
    prim[0]=prim[1]=1;
    for(int i=2; i*i <= maxn; i++)
    {
    if(prim[i]==0)
    {
    for(int j=i+i;j<=maxn;j+=i)
    prim[j]=1;
    }
    }
    }
    当prim数组为1时说明不是素数

    注意i循环中,终止条件是 i*i>maxn

    在j循环中,j的初始值是2i 因为素数的两倍一定是非素数,j的终止条件是j>maxn,j每次的步数是i ,这样可以保证每次j都是非质数

    欧拉筛  (O(n))
     

    void seive( int Max )
    { memset( isPrime , true , sizeof( isPrime ));
    isPrime[0 ] = false ; isPrime[1] = false ;
    for ( int i = 2 ; i <= Max ; i++ )//遍历筛去所有最大因数是i的合数
    {if ( isPrime[i] ) prime[ ++ total ] = i ;//把素数记录下来
    //遍历已知素数表中比i的最小素因数小的素数,并筛去合数
    for ( int j = 1 ; j <= total && i * prime[j] <= Max ; j++)
    { isPrime[ i * prime[j] ] = false ;
    if (!( i % prime[j])) break;//找到i的最小素因数
    }
    }
    }
     

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