素数对猜想

本文提供了一个C语言程序,用于计算不超过给定正整数N的满足素数对猜想的素数对数量。程序首先定义了一个判断素数的函数isPrime,然后通过遍历所有可能的素数对并检查它们是否符合猜想条件来解决问题。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

题目或题解在最后。
代码:

#include<cstdio>
    #include<cmath>
    //质数定义为在大于1的自然数中,除了1和它本身以外不再有其他因数
    bool isPrime(int n) {
    	if (n == 1 || n == 0) {
    		return false;
    	}
    	if (n == 2) {
    		return true;
    	}
    	for (int i = 2; i <= sqrt(n); i++) {
    		if (n%i == 0) {		//如果n能被2到n的平方根之间的任何一个整除,则n不是素数;否则n是素数
    			return false;
    		}
    	}
    	return true;
    
}
int main() {
	int N,count=0;
	scanf("%d", &N);
	for (int i = 3; i <= N - 2; i++) {
		if (isPrime(i) && isPrime(i + 2))
			count++;
	}
	printf("%d\n", count);
	return 0;
}

/*
素数对猜想 (20 分)
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(<10^5),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
1
输出样例:
4
1
解题思路

素数对猜想:

1、正数 2 和 正数 3 是满足题意的第一对素数对;这是特别的一对,不在一下算法范围内;

2、判断一个正数是否是素数,如果不是,则取下一个正数;

2、如果这个正数是素数,那么判断 (正数+2) 是否是素数,如果不是,那么取下一个正数;

3、如果(正数+2)也是素数,那么就是一对满足素数对猜想的一对素数。

素数:
一个正数(>2)如果不能被 “2到它的平方根” 之间任何一个正数整除的话,那么它就是一个素数;否则,它不是素数。
*/

### 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 的素数对数量。实现的关键步骤包括: 1. **判断一个数是否是素数**:使用函数 `is_prime(int n)` 来判断某个数是否为素数。通过遍历从 2 到 √n 的所有整数,检查是否存在能整除 n 的因子。 2. **遍历范围内的所有数**:主函数中从最小可能构成素数对的数字开始(即从 3 开始),检查当前数和它加 2 的数是否同时为素数。 3. **统计符合条件的素数对数量**:如果当前数和当前数加 2 都是素数,则计数器增加。 该算法的时间复杂度约为 O(n√n),因为对于每个数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> // 函数声明:判断一个数是否为素数 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("请输入一个正整数 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` 函数**:用于判断输入的整数是否为素数。此函数首先排除小于等于 1 的情况,并处理偶数的情况(除了 2 以外,其他偶数都不是素数)。随后,通过遍历从 3 到 √n 的奇数来判断是否存在因数。 - **主函数逻辑**:从用户输入的范围上限 `N` 开始,逐个检查从 3 到 `N-2` 的每个整数 `i`,如果 `i` 和 `i+2` 同时为素数,则计数器增加[^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` 函数时重复计算。 - **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对数量,最后汇总结果。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值