[搜索]USACO-1.5-Prime Palindromes

本文介绍了一种高效找出指定范围内所有回文素数的方法。通过深度优先搜索预先生成回文数,并利用二分查找确定范围边界,最后验证并输出该区间内的所有回文素数。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

Prime Palindromes

The number 151 is a prime palindrome because it is both a prime number and a palindrome (it is the same number when read forward as backward). Write a program that finds all prime palindromes in the range of two supplied numbers a and b (5 <= a < b <= 100,000,000); both a and b are considered to be within the range .

PROGRAM NAME: pprime

INPUT FORMAT

Line 1:Two integers, a and b

SAMPLE INPUT (file pprime.in)

5 500

OUTPUT FORMAT

The list of palindromic primes in numerical order, one per line.

SAMPLE OUTPUT (file pprime.out)

5
7
1
1 101
151
131 181
353
191 313 373
383

给定一个范围,输出在这个范围内(包含边界)的所有回文素数.
注意以后有回文数的情况,尽量先用DFS生成回文数表,然后在做处理,不要去枚举产生回文数.
这里打出回文数表以后先排序,然后二分查出上下界,把该范围中的所有素数输出即可。

代码:
/*
ID:yfr_1992
PROG:pprime
LANG:C++
*/
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<vector>
#include<cstdlib>
#include<algorithm>
#include<cmath>
using namespace std;
vector<int> plist;
int temp[10],sz;
void dfs(int cur,int limit){
    if(cur>((limit-1)>>1)){
        int sum = 0;
        for(int i=0;i<limit;i++)sum = sum*10 + temp[i];
        plist.push_back(sum);
        return;
    }
    for(int i=0;i<10;i++){
        temp[cur] = i,temp[limit-1-cur] = i;
        dfs(cur+1,limit);
    }
}
bool isPrime(int x){
    for(int i=2;i<=(int)sqrt(x)+1;i++){
        if((x%i)==0)return false;
    }
    return true;
}
int bs_lower(int x){
    int l = 0, r = sz-1 , m ;
    while(l<=r){
        m = (l+r)>>1;
        if(plist[m]>=x)r = m-1;
        else l = m+1;
    }
    return l;
}
int bs_upper(int x){
    int l = 0, r = sz-1 , m ;
    while(l<=r){
        m = (l+r)>>1;
        if(plist[m]>x)r = m-1;
        else l = m+1;
    }
    return r;
}
int main(){
    freopen("pprime.in","r",stdin);
    freopen("pprime.out","w",stdout);
    for(int i=1;i<=8;i++)dfs(0,i);
    sort(plist.begin(),plist.end());
    sz = 1;
    for(int i=1;i<(int)plist.size();i++){
        if(plist[i]!=plist[i-1])plist[sz++] = plist[i];
    }
    int a,b;
    scanf("%d%d",&a,&b);
    int s = bs_lower(a), e = bs_upper(b);
    for(int i=s;i<=e;i++){
        if(isPrime(plist[i]))printf("%d\n",plist[i]);
    }
    return 0;
}


### USACO P1217 Prime Palindromes 的 Java 实现 以下是基于枚举方法并结合回文数构造的方式实现的一个高效解决方案。此方案利用了回文数的特性以及质数判断算法,从而避免了大量的冗余计算。 #### 方法概述 为了提高效率,可以先生成给定范围内所有的回文数,再逐一验证这些回文数是否为质数。这种方法显著减少了需要测试的数量,因为大多数非回文数可以直接排除[^4]。 #### AC代码 (Java) ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); int a = scanner.nextInt(); int b = scanner.nextInt(); List<Integer> result = findPalindromePrimes(a, b); for (int num : result) { System.out.println(num); } } private static boolean isPrime(int n) { if (n < 2) return false; if (n == 2 || n == 3) return true; // 特殊情况处理 if (n % 2 == 0 || n % 3 == 0) return false; for (int i = 5; i * i <= n; i += 6) { // 跳过偶数和能被3整除的数 if (n % i == 0 || n % (i + 2) == 0) return false; } return true; } private static List<Integer> generatePalindromes(int length) { List<Integer> palindromes = new ArrayList<>(); if (length == 1) { for (int i = 0; i <= 9; i++) { palindromes.add(i); } return palindromes; } int halfLength = (length + 1) / 2; int start = (int) Math.pow(10, halfLength - 1); int end = (int) Math.pow(10, halfLength); for (int prefix = start; prefix < end; prefix++) { String s = Integer.toString(prefix); StringBuilder sb = new StringBuilder(s); if (length % 2 == 0) { sb.append(new StringBuilder(s).reverse()); } else { sb.append(new StringBuilder(s.substring(0, s.length() - 1)).reverse()); } palindromes.add(Integer.parseInt(sb.toString())); } return palindromes; } private static List<Integer> findPalindromePrimes(int a, int b) { List<Integer> primes = new ArrayList<>(); for (int len = 1; len <= 8 && Math.pow(10, len - 1) <= b; len++) { List<Integer> candidates = generatePalindromes(len); // 构造长度为len的所有回文数 for (int candidate : candidates) { if (candidate >= a && candidate <= b && isPrime(candidate)) { primes.add(candidate); } } } return primes; } } ``` --- #### 关键点解释 1. **回文数生成逻辑**: 使用 `generatePalindromes` 函数动态生成指定长度的回文数。对于奇数长度的回文数,中间字符不重复;而对于偶数长度,则完全对称。 2. **质数检测优化**: 利用了跳过偶数和能被3整除的数的方法,并进一步缩小循环范围至平方根级别 \( \sqrt{n} \)。 3. **边界条件处理**: 需要特别注意上下界 `[a, b]` 和最大可能值 \(10^8\) 的约束条件[^2]。 --- #### 时间复杂度分析 由于只针对回文数进行质数检验,而且回文数数量远少于总自然数数量,因此该算法的时间复杂度相较于暴力解法大幅降低。具体时间复杂度取决于区间大小和回文数分布密度。 ---
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