C++ 区间筛法

本文介绍了如何使用埃氏筛法在C++中处理大整数范围内的质数判断,包括两个布尔数组isPrime1和isPrime2的应用,以及在给定区间a到b内找出非质数的示例代码。

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#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
long long a,b; //10^12
bool isPrime1[100000010]; //sqrt(b)以内的质数筛法 埃式筛法 
bool isPrime2[100000010];    //标记时对所有的数据做 -a的操作,数组长度转化为b-a 

int main(){
	cin>>a>>b;
	isPrime1[0]=isPrime1[1]=true;
	for(long long i=2;(long long)i*(long long)i <= b;i++){//筛[2,sqrt(b)]之间的质数 
		if(isPrime1[i]==0){
			for(long long j=2*i;(long long)j*(long long)j <= b;j+=i){   
				isPrime1[j]=true; 
			}
			for(long long j=max((long long)2,(a+i-1)/i*i);j<=b;j+=i){
				isPrime2[j-a]=true;
			}
		}
	}
	for(long long i=a;i<=b;i++){
		if(isPrime2[i-a]==false){
			cout<<i<<" ";
		}
	}
	return 0;
}

分段筛(Segmented Sieve)是一种用于在较大区间内筛选素数的高效算法,特别适用于无直接使用常规筛(如埃拉托斯特尼筛)的情况。其核心思想是将大区间划分为多个小区间,然后在每个小区间上应用筛。 以下是一个典型的分段筛C++ 实现: ```cpp #include <cstdio> #include <iostream> #include <algorithm> #include <cmath> using namespace std; typedef long long ll; const int MAX_L = 9999999; // 最大区间长度 const int MAX_SQRT_B = 9999999; // 用于筛小范围的素数表 bool is_prime[MAX_L], is_prime_small[MAX_SQRT_B]; int sum = 0; void segment_sieve(ll a, ll b) { // 初始化小范围筛表 for (int i = 0; (ll)i * i < b; i++) { is_prime_small[i] = true; } // 初始化当前区间筛表 for (int i = 0; i < b - a; i++) { is_prime[i] = true; } // 筛除小范围内的合数 for (int i = 2; (ll)i * i < b; i++) { if (is_prime_small[i]) { for (int j = 2 * i; (ll)j * j < b; j += i) { is_prime_small[j] = false; } // 在当前区间内筛除以i为因子的合数 for (ll j = max(2LL, (a + i - 1) / i) * i; j < b; j += i) { is_prime[j - a] = false; } } } return; } int main() { ll a, b; cin >> a >> b; segment_sieve(a, b + 1); // 统计区间内的素数个数 for (ll i = a; i <= b; i++) { if (is_prime[i - a]) { sum++; } } printf("%d\n", sum); return 0; } ``` ### 实现细节 1. **初始化筛表**:使用两个布尔数组 `is_prime_small` 和 `is_prime` 分别用于存储小范围内的素数和当前区间的素数。 2. **筛除小范围内的合数**:通过埃拉托斯特尼筛筛除小于 `sqrt(b)` 的所有合数。 3. **筛除当前区间内的合数**:对于每个未被筛除的小范围素数 `i`,在当前区间 `[a, b)` 内筛除以 `i` 为因子的合数。 4. **统计素数数量**:遍历当前区间,统计素数的数量。 ### 时间复杂度 分段筛的时间复杂度接近于 $O(\sqrt{b})$,适用于大范围的素数筛选。 ### 适用场景 - 当区间 `[a, b]` 的长度较大时(例如超过 $10^6$),直接使用常规筛可能无在内存中存储整个筛表。 - 在求解大区间素数统计问题时,例如求解区间内的素数个数或生成区间内的素数列表。 ### 优化建议 - 可以将 `MAX_L` 和 `MAX_SQRT_B` 设置为动态分配内存,以适应不同大小的输入。 - 对于多组输入的情况,可以将筛部分封装为函数,并在主函数中循环调用。 ---
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