求n!中质因子p的个数

1.暴力求解法:从1到n一个一个质因数分解,复杂度O(nlog(n)),太高了

2.现在我们考虑另一种解法

在这里插入图片描述
如上图可知含有2的因子的数为n/p,含有22的因子的数有n/22个,以此类推。

int cal(int n,int p)
{
	int ans=0;
	while(n)
	{
		ans+=n/p;
		n/=p;
	}
	return ans;
}
计算100!中所有因子个数涉及两个主要步骤:首先确定100!的质因数分解形式,然后利用质因数分解的结果计算所有因子的总数。 ### 1. 质因数分解 100!表示从1到100所有整数的乘积,即 $100! = 1 \times 2 \times 3 \times \cdots \times 100$。为了计算100!中所有因子个数,需要首先找到100!的质因数分解形式。质因数分解的基本思想是,对于每个质数 $p$,计算其在100!中的出现次数。具体方法是利用公式: $$ \text{次数} = \left\lfloor \frac{100}{p} \right\rfloor + \left\lfloor \frac{100}{p^2} \right\rfloor + \left\lfloor \frac{100}{p^3} \right\rfloor + \cdots $$ 其中 $\left\lfloor x \right\rfloor$ 表示不超过 $x$ 的最大整数(向下取整)。这个公式可以计算出每个质数 $p$ 在100!中的总出现次数。 例如,对于质数2: $$ \left\lfloor \frac{100}{2} \right\rfloor + \left\lfloor \frac{100}{4} \right\rfloor + \left\lfloor \frac{100}{8} \right\rfloor + \left\lfloor \frac{100}{16} \right\rfloor + \left\lfloor \frac{100}{32} \right\rfloor + \left\lfloor \frac{100}{64} \right\rfloor = 50 + 25 + 12 + 6 + 3 + 1 = 97 $$ 类似地,可以计算其他质数的出现次数。 ### 2. 计算所有因子个数 假设100!的质因数分解形式为: $$ 100! = p_1^{a_1} \times p_2^{a_2} \times \cdots \times p_k^{a_k} $$ 其中 $p_1, p_2, \ldots, p_k$ 是质数,$a_1, a_2, \ldots, a_k$ 是对应的指数。 根据数论中的一个定理,如果一个数的质因数分解形式为 $n = p_1^{a_1} \times p_2^{a_2} \times \cdots \times p_k^{a_k}$,那么 $n$ 的正因子总数为: $$ (a_1 + 1) \times (a_2 + 1) \times \cdots \times (a_k + 1) $$ ### 3. 具体计算 对于100!,首先需要计算所有质数 $p$ 在100!中的出现次数 $a_i$,然后将每个 $a_i + 1$ 相乘,得到100!的正因子总数。 例如,对于质数2、3、5、7等,分别计算它们的指数,然后相乘: - 2的指数是97,因此 $97 + 1 = 98$ - 3的指数是48,因此 $48 + 1 = 49$ - 5的指数是24,因此 $24 + 1 = 25$ - 7的指数是16,因此 $16 + 1 = 17$ 最终结果为: $$ 98 \times 49 \times 25 \times 17 \times \cdots $$ ### 4. 代码实现 以下是一个简单的C++代码示例,用于计算100!中所有因子个数: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <cmath> using namespace std; // 判断是否为质数 bool isPrime(int n) { if (n <= 1) return false; for (int i = 2; i <= sqrt(n); i++) { if (n % i == 0) return false; } return true; } // 计算n!中质数p的指数 int countExponent(int n, int p) { int count = 0; while (n > 0) { n /= p; count += n; } return count; } int main() { int n = 100; vector<int> primes; // 找出所有小于等于n的质数 for (int i = 2; i <= n; i++) { if (isPrime(i)) { primes.push_back(i); } } // 计算每个质数的指数 long long totalFactors = 1; for (int p : primes) { int exponent = countExponent(n, p); totalFactors *= (exponent + 1); } // 输出结果 cout << "100! 的正因子总数为: " << totalFactors << endl; return 0; } ``` ###
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