素数对猜想

1007. 素数对猜想 (20)

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400 ms
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65536 kB
代码长度限制
8000 B
判题程序
Standard
作者
CHEN, Yue

让我们定义 dn 为:dn = pn+1 - pn,其中 pi 是第i个素数。显然有 d1=1 且对于n>1有 dn 是偶数。“素数对猜想”认为“存在无穷多对相邻且差为2的素数”。

现给定任意正整数N (< 105),请计算不超过N的满足猜想的素数对的个数。

输入格式:每个测试输入包含1个测试用例,给出正整数N。

输出格式:每个测试用例的输出占一行,不超过N的满足猜想的素数对的个数。

输入样例:
20
输出样例:
4
很简单,先找出所有素数存到数组中,然后找出满足条件的素数对,如果超时,找素数的方法不对
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
	int n;
	while(scanf("%d",&n)!=EOF)
	{
		int i,j,t;
		int a[10000];
		int k=0;
		for(i=2;i<=n;i++)
		{
			t=(int)sqrt(i);
			for(j=2;j<=t;j++)
			{
				if(i%j==0)
				break;
			}
			if(j>t)
			{
				a[k]=i;
				k++;
			}
		}
		int m=0;
		for(i=0;i<k-1;i++)
		{
			if(a[i+1]-a[i]==2)
			m++;
		} 
		printf("%d\n",m);
	}
	return 0;
}


### 算法思路分析 素数猜想的核心问题是找出在给定范围内,相邻两个素数的差为2 的素数量。实现的关键步骤包括: 1. **判断一个是否是素数**:使用函 `is_prime(int n)` 来判断某个是否为素数。通过遍历从 2 到 √n 的所有整,检查是否存在能整除 n 的因子。 2. **遍历范围内的所有**:主函中从最小可能构成素数对的字开始(即从 3 开始),检查当前它加 2 的是否同时为素数。 3. **统计符合条件的素数量**:如果当前当前加 2 都是素数,则计器增加。 该算法的时间复杂度约为 O(n√n),因为对于每个都需要进行一次素数判断,而每次判断的时间复杂度为 O(√n)。 ### C语言代码实现 以下是一个完整的 C 语言程序,用于实现素数猜想: ```c #include <stdio.h> #include <math.h> // 函声明:判断一个是否为素数 int is_prime(int num) { if (num <= 1) return 0; if (num == 2) return 1; if (num % 2 == 0) return 0; int sqrt_num = (int)sqrt(num); for (int i = 3; i <= sqrt_num; i += 2) { if (num % i == 0) return 0; } return 1; } int main() { int N, count = 0; // 输入范围上限 printf("请输入一个正整 N(N >= 3): "); scanf("%d", &N); // 检查并统计素数对 for (int i = 3; i <= N - 2; i++) { if (is_prime(i) && is_prime(i + 2)) { count++; } } // 输出结果 printf("在范围 [3, %d] 内共有 %d 对素数对。\n", N, count); return 0; } ``` ### 程序说明 - **`is_prime` 函**:用于判断输入的整是否为素数。此函首先排除小于等于 1 的情况,并处理偶的情况(除了 2 以外,其他偶素数)。随后,通过遍历从 3 到 √n 的奇来判断是否存在因。 - **主函逻辑**:从用户输入的范围上限 `N` 开始,逐个检查从 3 到 `N-2` 的每个整 `i`,如果 `i` `i+2` 同时为素数,则计器增加[^4]。 ### 性能优化建议 - **减少重复计算**:可以预先生成一个素数表(例如通过埃拉托斯特尼筛法),从而避免多次调用 `is_prime` 函时重复计算。 - **多线程加速**:对于较大的 `N`,可以将范围划分为多个子区间,利用多线程分别计算每个区间的素数量,最后汇总结果。
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