Python实现Miller-Rabin素性检验算法

本文介绍了Python实现的Miller-Rabin素性检验算法,这是一种利用随机化判断数是否为素数的方法。通过分解n-1并选取随机数a进行特定运算,可高效检测素数,准确率随检验次数k增加而提高。

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Python实现Miller-Rabin素性检验算法

Miller-Rabin算法是一种常用的素性检验算法,可用于判断一个数是否为素数。它的基本思想是利用随机化的方法判断一个数是否为合数,从而减少了运算量。

下面是Python实现Miller-Rabin素性检验算法的完整源代码:

import random

def is_prime(n, k=10):
    if n == 2 or n 
### Miller-Rabin 素性测试算法 Python 实现 Miller-Rabin 素性测试是一种概率性的素数判定方法,广泛应用于密码学领域。该算法通过一系列的随机测试来判断一个给定的大整数是否可能是素数。 #### 函数定义与说明 下面展示了一个完整的 Python 版本的 Miller-Rabin 测试函数: ```python import random def miller_rabin(n, k=40): """ 使用 Miller-Rabin 方法检测 n 是否可能为质数。 参数: n -- 需要测试的正整数 (> 3) k -- 进行多少轮测试,默认值为 40 返回: 如果返回 True 表示 n 很有可能是质数; 如果返回 False 则可以肯定 n 不是质数。 """ # 处理小于等于3的情况 if n <= 3: return [False, False, True, True][n] # 排除偶数情况 elif n % 2 == 0: return False # 找到 s 和 d 使得 (n - 1) = 2^s * d 并且 d 是奇数 s = 0 d = n - 1 while d % 2 == 0: d //= 2 s += 1 # 开始执行k次独立测试 for _ in range(k): a = random.randint(2, n-2) x = pow(a, d, n) if x == 1 or x == n - 1: continue flag = False for __ in range(s - 1): x = pow(x, 2, n) if x == n - 1: flag = True break if not flag and x != n - 1: return False return True ``` 上述代码实现了经典的 Miller-Rabin 测试逻辑[^1]。其中 `miller_rabin` 函数接收两个参数:待测整数 `n` 及迭代次数 `k`。当 `n` 小于等于 3 或者是偶数时会立即给出结论;对于更大的数值则按照标准流程进行多轮验证。 为了提高准确性,可以通过增加 `k` 的值来进行更多轮次的测试。每次选取不同的基数 `a` 来做幂运算并检查结果是否满足特定条件。如果经过所有指定数量的测试都没有发现反例,则认为输入数字很可能是素数。
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