数论_质合_1质数筛法

文章声明

质数定义:略
分布规律

分布稀疏,对于一个足够大的数字,在[0,n]中有大约n/ln(n)个。

判定方法:枚举[2,sqrt(n)]中的所有整数数字,若n全部不能被整除即n为质数。
筛法

  1. 埃氏筛法:求[1,n]中的所有的质数,用bool类型建立数组,枚举[2,n]的所有整数,从小到大,如果当前数字标记为0,则将其所有的在区间内的倍数标记为1,重复这个过程直到完成。

    ->优化:显然上述过程,对于任意一个合数,都被筛除掉不止一次,优化的思路就是让一个合数只被筛除一次。

对于任意区间中的已经确定的质数设为x,则小于x^2的数字已经被筛除,只需要从x(x+1)开始筛即可(也会有重复,但是重复很少)。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>

using namespace std; 
bool f[1000000000];

void primes(int n)
{
	memset (f,0,sizeof(f));
	for (int i=2;i<=n;i++) {
		if (f[i]==1) continue;  //被标记就跳过 
		cout<<i<<" ";  
		for (long long j=i;j*i<=n;j++) f[j*i]=1; //筛除倍数,longlong范围,不然容易爆,因为j*i的边界没有卡,如果卡一下边界也能达到目的。
	}
	return ;
}

int main()
{
	int n;
	cin>>n;
	primes(n); 
	return 0;
}

优化后的埃氏筛法效率接近线性,时间复杂度O(n*loglogn)

  1. 线性筛法:
    原理:就像分解质因数,每个数字有且仅有一种分法,用它所有质因数中的最小质因数来筛除该数字,由于使用的是质数,质数分布稀疏,所以时间复杂度优秀。
    实现:用一个数组flag标记当前数值的最小质因数,用不定长数组a表示已经确定的质数,当flag的序号等于他自己时,该数字的最小质因数为自己(1不算),即为质数。值得注意的是,维护flag数组时的判定条件需要充分,完善。
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <vector>

using namespace std;
int flag[100000000];//分别表示每个数字对于对应的最小质因数
vector<long long> a;//不定长数组存质数 
void primes(int n)
{
	a.clear();
	for (int i=2;i<=n;i++) {
		if (flag[i]==0) {
			flag[i]=i;   //如果没有被标记过,就说明最小质因数为自己,就是质数
			a.push_back(i);
		}
		for (long long j=0;j<a.size();j++) {
			if (a[j]*i<=n) if (a[j]<flag[a[j]*i] || flag[a[j]*i]==0) flag[a[j]*i]=a[j];
			else break;   //上面卡了一下范围,防治数组越界
		}
	}
	for (int i=0;i<a.size();i++) {
		cout<<a[i]<<" ";
	}
	return ;
}

int main()
{
	int n;
	cin>>n;
	
	primes(n);
	
	return 0;
}

下一次带来的内容是质因数分解。
欢迎大家质疑,指点,提问。
全文——终

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