P1217 [USACO1.5]回文质数 Prime Palindromes

题目描述

因为 151 既是一个质数又是一个回文数(从左到右和从右到左是看一样的),所以 151 是回文质数。

写一个程序来找出范围 [a,b] (5 ≤ a < b ≤ 100,000,000)( 一亿)间的所有回文质数。

输入格式

第 1 行: 二个整数 a 和 b .

输出格式

输出一个回文质数的列表,一行一个。

输入输出样例

输入 #1

5 500

输出 #1

5
7
11
101
131
151
181
191
313
353
373
383

说明/提示

Hint 1: Generate the palindromes and see if they are prime.

提示 1: 找出所有的回文数再判断它们是不是质数(素数).

Hint 2: Generate palindromes by combining digits properly. You might need more than one of the loops like below.

提示 2: 要产生正确的回文数,你可能需要几个像下面这样的循环。

题目翻译来自NOCOW。

USACO Training Section 1.5

产生长度为5的回文数:

for (d1 = 1; d1 <= 9; d1+=2) {    // 只有奇数才会是素数
     for (d2 = 0; d2 <= 9; d2++) {
         for (d3 = 0; d3 <= 9; d3++) {
           palindrome = 10000*d1 + 1000*d2 +100*d3 + 10*d2 + d1;//(处理回文数...)
         }
     }
 }

题目大意及分析

  1. 本题有上限为100,000,000,所以这道题可以用打表程序解决。值得一说的是,在比赛中或者只判定程序结果的考试当中,打表法无疑是简单粗暴的一种办法,但是在面试中,这种办法不可取。

  2. 我采用的是枚举法,并没有像提示中那样先构造回文数然后判断是否为质数(没看提示,直接开撸)。一遍程序发现TLE了。后来观察所得的回文质数有以下特点:

    这个数必然不是偶数;

    这个数的最高位也不是偶数;

    这样就减少了大量的循环量。

代码

#include<stdio.h>
#include<math.h>
int rev(int x)//反转这个数,如果与原数相等则是回文数;
{
    int new_x=0;
    while(x)
    {
        new_x = x%10+new_x*10;
        x=x/10;
    }
    return new_x;
}
bool isprime(int x)//判断素数函数;
{
    for(int m=2;m<=sqrt(x);m++)
    {
        if(x%m==0)
            return false;
    }
    return true;
}
int wei(int x)//判断这个数的位数;
{
    if(10<x&&x<100) return 10;
    if(100<x&&x<1000) return 100;
    if(1000<x&&x<10000) return 1000;
    if(10000<x&&x<100000) return 10000;
    if(100000<x&&x<1000000) return 100000;
    if(1000000<x&&x<10000000) return 1000000;
    if(10000000<x&&x<100000000) return 10000000;
    return 1;
}
int main()
{
    int a,b;
    scanf("%d%d",&a,&b);//比cin快;
    if(b>9989899) b=9989899;
    if(a%2==0) a+=1;
    for(int i=a;i<=b;i+=2)//循环,只选择其中奇数;
    {
        int n = wei(i);
        if(i/n%2==0) i+=n;
        if(rev(i)==i)
        {
            if(isprime(i))
                printf("%d\n",i);//比cout快;
        }
    }
    return 0;
}

更多内容大家可以访问我的个人博客:一只大大怪

### USACO P1217 Prime Palindromes 的 Java 实现 以下是基于枚举方法并结合回文数构造的方式实现的一个高效解决方案。此方案利用了回文数的特性以及质数判断算法,从而避免了大量的冗余计算。 #### 方法概述 为了提高效率,可以先生成给定范围内所有的回文数,再逐一验证这些回文数是否为质数。这种方法显著减少了需要测试的数量,因为大多数非回文数可以直接排除[^4]。 #### AC代码 (Java) ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); int a = scanner.nextInt(); int b = scanner.nextInt(); List<Integer> result = findPalindromePrimes(a, b); for (int num : result) { System.out.println(num); } } private static boolean isPrime(int n) { if (n < 2) return false; if (n == 2 || n == 3) return true; // 特殊情况处理 if (n % 2 == 0 || n % 3 == 0) return false; for (int i = 5; i * i <= n; i += 6) { // 跳过偶数和能被3整除的数 if (n % i == 0 || n % (i + 2) == 0) return false; } return true; } private static List<Integer> generatePalindromes(int length) { List<Integer> palindromes = new ArrayList<>(); if (length == 1) { for (int i = 0; i <= 9; i++) { palindromes.add(i); } return palindromes; } int halfLength = (length + 1) / 2; int start = (int) Math.pow(10, halfLength - 1); int end = (int) Math.pow(10, halfLength); for (int prefix = start; prefix < end; prefix++) { String s = Integer.toString(prefix); StringBuilder sb = new StringBuilder(s); if (length % 2 == 0) { sb.append(new StringBuilder(s).reverse()); } else { sb.append(new StringBuilder(s.substring(0, s.length() - 1)).reverse()); } palindromes.add(Integer.parseInt(sb.toString())); } return palindromes; } private static List<Integer> findPalindromePrimes(int a, int b) { List<Integer> primes = new ArrayList<>(); for (int len = 1; len <= 8 && Math.pow(10, len - 1) <= b; len++) { List<Integer> candidates = generatePalindromes(len); // 构造长度为len的所有回文数 for (int candidate : candidates) { if (candidate >= a && candidate <= b && isPrime(candidate)) { primes.add(candidate); } } } return primes; } } ``` --- #### 关键点解释 1. **回文数生成逻辑**: 使用 `generatePalindromes` 函数动态生成指定长度的回文数。对于奇数长度的回文数,中间字符不重复;而对于偶数长度,则完全对称。 2. **质数检测优化**: 利用了跳过偶数和能被3整除的数的方法,并进一步缩小循环范围至平方根级别 \( \sqrt{n} \)。 3. **边界条件处理**: 需要特别注意上下界 `[a, b]` 和最大可能值 \(10^8\) 的约束条件[^2]。 --- #### 时间复杂度分析 由于只针对回文数进行质数检验,而且回文数数量远少于总自然数数量,因此该算法的时间复杂度相较于暴力解法大幅降低。具体时间复杂度取决于区间大小和回文数分布密度。 ---
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