判断一个数是否为素数---高效判断法
2018-03-27 16:35
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(质数筛选定理)n不能够被不大于根号n的任何质数整除,则n是一个质数。所以循环只需要遍历到sqrt(n)即可。
bool isPrime_2( int num )
{
int tmp =sqrt( num);
for(int i= 2;i <=tmp; i++)
if(num %i== 0)
return 0 ;
return 1 ;
}
以下方法转载于https://blog.csdn.net/huang_miao_xin/article/details/51331710⬇️
上面的方法应该是最常见的判断算法了,时间复杂度O(sqrt(n)),速度上比普通遍历到n-1方法的O(n)快得多。最近在网上偶然看到另一种更高效的方法,暂且称为方法(3)吧,由于找不到原始的出处,这里就不贴出链接了,如果有原创者看到,烦请联系我,必定补上版权引用。下面讲一下这种更快速的判断方法;
首先看一个关于质数分布的规律: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。这里有个题外话,关于孪生素数,有兴趣的道友可以再另行了解一下,由于与我们主题无关,暂且跳过。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,即将方法(2)循环中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,理论上讲整体速度应该会是方法(2)的3倍。代码如下:[cpp] view plain copybool isPrime_3( int num )
{
//两个较小数另外处理
if(num ==2|| num==3 )
return 1 ;
//不在6的倍数两侧的一定不是质数
if(num %6!= 1&&num %6!= 5)
return 0 ;
int tmp =sqrt( num);
//在6的倍数两侧的也可能不是质数
for(int i= 5;i <=tmp; i+=6 )
if(num %i== 0||num %(i+ 2)==0 )
return 0 ;
//排除所有,剩余的是质数
return 1 ;
}
bool isPrime_2( int num )
{
int tmp =sqrt( num);
for(int i= 2;i <=tmp; i++)
if(num %i== 0)
return 0 ;
return 1 ;
}
以下方法转载于https://blog.csdn.net/huang_miao_xin/article/details/51331710⬇️
上面的方法应该是最常见的判断算法了,时间复杂度O(sqrt(n)),速度上比普通遍历到n-1方法的O(n)快得多。最近在网上偶然看到另一种更高效的方法,暂且称为方法(3)吧,由于找不到原始的出处,这里就不贴出链接了,如果有原创者看到,烦请联系我,必定补上版权引用。下面讲一下这种更快速的判断方法;
首先看一个关于质数分布的规律: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。这里有个题外话,关于孪生素数,有兴趣的道友可以再另行了解一下,由于与我们主题无关,暂且跳过。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,即将方法(2)循环中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,理论上讲整体速度应该会是方法(2)的3倍。代码如下:[cpp] view plain copybool isPrime_3( int num )
{
//两个较小数另外处理
if(num ==2|| num==3 )
return 1 ;
//不在6的倍数两侧的一定不是质数
if(num %6!= 1&&num %6!= 5)
return 0 ;
int tmp =sqrt( num);
//在6的倍数两侧的也可能不是质数
for(int i= 5;i <=tmp; i+=6 )
if(num %i== 0||num %(i+ 2)==0 )
return 0 ;
//排除所有,剩余的是质数
return 1 ;
}
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