分解质因素的算法
2016-05-08 13:52
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每个合数都可以写成几个质数相乘的形式,这几个质数就都叫做这个合数的质因数。如果一个质数是某个数的因数,那么就说这个质数是这个数的质因数。而这个因数一定是一个质数。
质因数(或质因子)在数论里是指能整除给定正整数的质数。两个没有共同质因子的正整数称为互质。因为1没有质因子,1与任何正整数(包括1本身)都是互质。正整数的因数分解可将正整数表示为一连串的质因子相乘,质因子如重复可以指数表示。根据算术基本定理,任何正整数皆有独一无二的质因子分解式。只有一个质因子的正整数为质数。
1没有质因子。
5只有1个质因子,5本身。(5是质数。)
6的质因子是2和3。(6 = 2 × 3)
2、4、8、16等只有1个质因子:2(2是质数,4 = 2,8 = 2,如此类推。)
10有2个质因子:2和5。(10 = 2 × 5)
就是一个数的约数,并且是质数,比如8=2×2×2,2就是8的质因数。12=2×2×3,2和3就是12的质因数。把一个式子以12=2×2×3的形式表示,叫做分解质因数。16=2×2×2×2,2就是16的质因数,把一个合数写成几个质数相乘的形式表示,这也是分解质因数。[1]
分解质因数的方法是先用一个合数的最小质因数去除这个合数,得出的数若是一个质数,就写成这个合数相乘形式;若是一个合数就继续按原来的方法,直至最后是一个质数 。
分解质因数的有两种表示方法,除了大家最常用知道的“短除分解法”之外,还有一种方法就是“塔形分解法”。
分解质因数对解决一些自然数和乘积的问题有很大的帮助,同时又为求最大公约数和最小公倍数做了重要的铺垫。
短除法
求一个数分解质因数,要从最小的质数除起,一直除到结果为质数为止。分解质因数的算式的叫短除法,和除法的性质差不多,还可以用来求多个个数的公因式:
求最大公因数的一种方法,也可用来求最小公倍数。
求几个数最大公因数的方法,开始时用观察比较的方法,即:先把每个数的因数找出来,然后再找出公因数,最后在公因数中找出最大公因数。
例如:求12与18的最大公因数。
12的因数有:1、2、3、4、6、12。
18的因数有:1、2、3、6、9、18。
12与18的公因数有:1、2、3、6。
12与18的最大公因数是6。
这种方法对求两个以上数的最大公因数,特别是数目较大的数,显然是不方便的。于是又采用了给每个数分别分解质因数的方法。
12=2×2×3
18=2×3×3
12与18都可以分成几种形式不同的乘积,但分成质因数连乘积就只有以上一种,而且不能再分解了。所分出的质因数无疑都能整除原数,因此这些质因数也都是原数的约数。从分解的结果看,12与18都有公约数2和3,而它们的乘积2×3=6,就是
12与18的最大公约数。
采用分解质因数的方法,也是采用短除的形式,只不过是分别短除,然后再找公约数和最大公约数。如果把这两个数合在一起短除,则更容易找出公约数和最大公约数。
从短除中不难看出,12与18都有公约数2和3,它们的乘积2×3=6就是12与18的最大公约数。与前边分别分解质因数相比较,可以发现:不仅结果相同,而且短除法竖式左边就是这两个数的公共质因数,而两个数的最大公约数,就是这两个数的公共质因数的连乘积。
实际应用中,是把需要计算的两个或多个数放置在一起,进行短除。
在计算多个数的最小公倍数时,对其中任意两个数存在的约数都要算出,其它无此约数的数则原样落下。最后把所有约数和最终剩下无法约分的数连乘即得到最小公倍数。
只含有1个质因数的数一定是亏数。
(短除法详解:
短除符号就是除号倒过来。短除就是在除法中写除数的地方写两个数共有的质因数,然后落下两个数被公有质因数整除的商,之后再除,以此类推,直到结果互质为止(两个数互质)。
而在用短除计算多个数时,对其中任意两个数存在的因数都要算出,其它没有这个因数的数则原样落下。直到剩下每两个都是互质关系。
求最大公因数遍乘一边,求最小公倍数遍乘一圈。
(公约数:亦称“公因数”。是几个整数同时均能整除的整数。如果一个整数同时是几个整数的约数,称这个整数为它们的“公约数”;公约数中最大的称为最大公约数。)
在用短除计算多个数时,对其中任意两个数存在的因数都要算出,其它没有这个因数的数则原样落下。直到剩下每两个都是互质关系。求最大公约数遍乘左边所有数公共的因数,求最小公倍数遍乘一圈。这种方法对求两个以上数的最大公因数,特别是数目较大的数,显然是不方便的。于是又采用了给每个数分别分解质因数的方法
)
Pollard Rho因数分解
1975年,John M. Pollard提出了第二种因数分解的方法,Pollard Rho快速因数分解。该算法时间复杂度为O(n^(1/4))。
分解质因数代码:
将一个正整数分解质因数。例如:输入90,打印出90=2*3*3*5。
程序分析:对n进行分解质因数,应先找到一个最小的质数k,然后按下述步骤完成:
(1)如果这个质数恰等于n,则说明分解质因数的过程已经结束,打印出即可。
(2)如果n<>k,但n能被k整除,则应打印出k的值,并用n除以k的商,作为新的正整数你n,
重复执行第一步。
(3)如果n不能被k整除,则用k+1作为k的值,重复执行第一步。
另一种形式:
定义
质因数(或质因子)在数论里是指能整除给定正整数的质数。两个没有共同质因子的正整数称为互质。因为1没有质因子,1与任何正整数(包括1本身)都是互质。正整数的因数分解可将正整数表示为一连串的质因子相乘,质因子如重复可以指数表示。根据算术基本定理,任何正整数皆有独一无二的质因子分解式。只有一个质因子的正整数为质数。
例子
1没有质因子。5只有1个质因子,5本身。(5是质数。)
6的质因子是2和3。(6 = 2 × 3)
2、4、8、16等只有1个质因子:2(2是质数,4 = 2,8 = 2,如此类推。)
10有2个质因子:2和5。(10 = 2 × 5)
就是一个数的约数,并且是质数,比如8=2×2×2,2就是8的质因数。12=2×2×3,2和3就是12的质因数。把一个式子以12=2×2×3的形式表示,叫做分解质因数。16=2×2×2×2,2就是16的质因数,把一个合数写成几个质数相乘的形式表示,这也是分解质因数。[1]
分解质因数的方法是先用一个合数的最小质因数去除这个合数,得出的数若是一个质数,就写成这个合数相乘形式;若是一个合数就继续按原来的方法,直至最后是一个质数 。
分解质因数的有两种表示方法,除了大家最常用知道的“短除分解法”之外,还有一种方法就是“塔形分解法”。
分解质因数对解决一些自然数和乘积的问题有很大的帮助,同时又为求最大公约数和最小公倍数做了重要的铺垫。
计算方法
短除法求一个数分解质因数,要从最小的质数除起,一直除到结果为质数为止。分解质因数的算式的叫短除法,和除法的性质差不多,还可以用来求多个个数的公因式:
求最大公因数的一种方法,也可用来求最小公倍数。
求几个数最大公因数的方法,开始时用观察比较的方法,即:先把每个数的因数找出来,然后再找出公因数,最后在公因数中找出最大公因数。
例如:求12与18的最大公因数。
12的因数有:1、2、3、4、6、12。
18的因数有:1、2、3、6、9、18。
12与18的公因数有:1、2、3、6。
12与18的最大公因数是6。
这种方法对求两个以上数的最大公因数,特别是数目较大的数,显然是不方便的。于是又采用了给每个数分别分解质因数的方法。
12=2×2×3
18=2×3×3
12与18都可以分成几种形式不同的乘积,但分成质因数连乘积就只有以上一种,而且不能再分解了。所分出的质因数无疑都能整除原数,因此这些质因数也都是原数的约数。从分解的结果看,12与18都有公约数2和3,而它们的乘积2×3=6,就是
12与18的最大公约数。
采用分解质因数的方法,也是采用短除的形式,只不过是分别短除,然后再找公约数和最大公约数。如果把这两个数合在一起短除,则更容易找出公约数和最大公约数。
从短除中不难看出,12与18都有公约数2和3,它们的乘积2×3=6就是12与18的最大公约数。与前边分别分解质因数相比较,可以发现:不仅结果相同,而且短除法竖式左边就是这两个数的公共质因数,而两个数的最大公约数,就是这两个数的公共质因数的连乘积。
实际应用中,是把需要计算的两个或多个数放置在一起,进行短除。
在计算多个数的最小公倍数时,对其中任意两个数存在的约数都要算出,其它无此约数的数则原样落下。最后把所有约数和最终剩下无法约分的数连乘即得到最小公倍数。
只含有1个质因数的数一定是亏数。
(短除法详解:
短除符号就是除号倒过来。短除就是在除法中写除数的地方写两个数共有的质因数,然后落下两个数被公有质因数整除的商,之后再除,以此类推,直到结果互质为止(两个数互质)。
而在用短除计算多个数时,对其中任意两个数存在的因数都要算出,其它没有这个因数的数则原样落下。直到剩下每两个都是互质关系。
求最大公因数遍乘一边,求最小公倍数遍乘一圈。
(公约数:亦称“公因数”。是几个整数同时均能整除的整数。如果一个整数同时是几个整数的约数,称这个整数为它们的“公约数”;公约数中最大的称为最大公约数。)
在用短除计算多个数时,对其中任意两个数存在的因数都要算出,其它没有这个因数的数则原样落下。直到剩下每两个都是互质关系。求最大公约数遍乘左边所有数公共的因数,求最小公倍数遍乘一圈。这种方法对求两个以上数的最大公因数,特别是数目较大的数,显然是不方便的。于是又采用了给每个数分别分解质因数的方法
)
Pollard Rho因数分解
1975年,John M. Pollard提出了第二种因数分解的方法,Pollard Rho快速因数分解。该算法时间复杂度为O(n^(1/4))。
分解质因数代码:
将一个正整数分解质因数。例如:输入90,打印出90=2*3*3*5。
程序分析:对n进行分解质因数,应先找到一个最小的质数k,然后按下述步骤完成:
(1)如果这个质数恰等于n,则说明分解质因数的过程已经结束,打印出即可。
(2)如果n<>k,但n能被k整除,则应打印出k的值,并用n除以k的商,作为新的正整数你n,
重复执行第一步。
(3)如果n不能被k整除,则用k+1作为k的值,重复执行第一步。
#include "stdio.h" |
02 | #include "conio.h" |
03 | main() |
04 | { |
05 | int n,i; |
06 | printf ( "\nplease input a number:\n" ); |
07 | scanf ( "%d" ,&n); |
08 | printf ( "%d=" ,n); |
09 | for (i=2;i<=n;i++) |
10 | while (n!=i) |
11 | { |
12 | if (n%i==0) |
13 | { |
14 | printf ( "%d*" ,i); |
15 | n=n/i; |
16 | } |
17 | else |
18 | break ; |
19 | } |
20 | printf ( "%d" ,n); |
21 | getch(); |
22 | } |
01 | //返回质因数数组 |
02 | Integer[] decPrime( int n) { |
03 | List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); |
04 | for ( int i=2;i <= n;i++){ |
05 | while (n != i){ |
06 | if (n%i != 0){ |
07 | break ; //不能整除肯定不是因数,能够整除在这里一定是质数。因为所有的2,3,5,7 |
08 | //都被除完之后。剩下的因数只能是奇数,且是质数。 |
09 | } |
10 | list.add(Integer.valueOf(i)); |
11 | n = n/i; |
12 | } |
13 | } |
14 | list.add(Integer.valueOf(n)); |
15 | return list.toArray( new Integer[list.size()]); |
16 | } |
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