PTA练习-素数对猜想

自测-2 素数对猜想 (20分)
让我们定义dn为:dn=pn+1−p​n,其中p​i是第i个素数。显然有d​1=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(<10的5次方 ),请计算不超过N的满足猜想的素数对的个数。

输入格式:
输入在一行给出正整数N。

输出格式:
在一行中输出不超过N的满足猜想的素数对的个数。

输入样例:
20
输出样例:
4

题目简析:

大家首先想到的可能就是在N范围内直接暴力求解,但遇到题目限制可能超时
如下方法是先打表,再遍历:
1.在给定范围内达标素数;
2.根据给出的正整数N,在3-N之间遍历满足条件的素数对。

代码如下:

#include<stdio.h>
#include<math.h>
#define N 100005
int pr[N];

void prime(){
	pr[0] = 1; pr[1] = 1;
	for(int i = 0; i < sqrt(N); i++){
		if(pr[i] == 0){
			for(int j = i + i; j <= N; j+=i){
				pr[j]=1;
			}
		}
	}
}

int main(){
	prime();
	int n;
	int count = 0;
	scanf("%d",&n);
	for(int i = 3;i <= n-2; i++){
		if(pr[i]==0 && pr[i+2]==0){
			count++;
		}
	}
	printf("%d\n",count);
	return 0;
}

PS:题型很简单,大家就当练习了一下素数的线性打表。如果有问题欢迎大家提出来!

### PTA 7-8 哥德巴赫猜想 编程实现 #### 题目大意 给定一个偶数 \( n \),验证哥德巴赫猜想:任何大于2的偶数都可以表示成两个素数之和。程序需输入一个正整数 \( N (N<10^6) \),并输出该范围内所有满足条件的偶数及其对应的两素数组合。 #### 解题思路 为了有效解决问题,可以采用如下策略: - **预处理**:预先计算一定范围内的所有素数,并存储在一个列表中以便快速查找。 - **遍历求解**:对于每一个待检验的偶数,在预存的素数表里寻找符合条件的一对素数[^1]。 #### 代码思路 下面是一个简单的Python实现方案,包括了基本逻辑结构: ```python def sieve_of_eratosthenes(limit): primes = [] is_prime = [True] * (limit + 1) p = 2 while p * p <= limit: if is_prime[p]: for i in range(p * p, limit + 1, p): is_prime[i] = False p += 1 for p in range(2, limit + 1): if is_prime[p]: primes.append(p) return primes def goldbach_conjecture(n): results = {} # 获取小于等于n的所有质数 prime_numbers = sieve_of_eratosthenes(n) for num in range(4, n + 1, 2): # 只考虑偶数 found = False for prime in prime_numbers: if prime >= num / 2 and not found: break partner = num - prime if partner in set(prime_numbers): results[num] = (prime, partner) found = True return results if __name__ == "__main__": N = int(input()) result_dict = goldbach_conjecture(N) for key, value in sorted(result_dict.items()): print(f"{key}={value[0]}+{value[1]}") ``` 此段代码首先定义了一个埃拉托斯特尼筛法来获取指定上限内所有的素数,接着通过`goldbach_conjecture()`函数实现了针对每个偶数找到其作为两个素数之和的具体情况。 #### 核心技术总结 本题的核心在于高效地找出特定区间内的全部素数,并能够迅速判断某个数值是否为素数。这里采用了经典的埃拉托斯特尼筛法来进行初步筛选,大大提高了后续运算效率。 #### 存在的问题及解决方案 最初尝试直接在线性时间内逐一检测各偶数能否分解为两个素数相加的形式时遇到了性能瓶颈。后来改为先利用埃氏筛一次性获得大量素数后再做匹配,则显著改善了解决速度与资源消耗状况。
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