JZOJ1255.【USACO题库】1.5.3 Superprime Rib特殊的质数肋骨

本文介绍USACO竞赛中的一个问题——找出所有特定长度的特殊质数肋骨,即从右向左切下任何数量的肋骨,剩余部分组成的数字都是质数。给出的解决方案是通过深度优先搜索(DFS),从末尾开始逐位添加0-9并检查质数,当达到指定长度时输出结果。示例展示了输入输出格式以及数据范围限制。

题目描述

农民约翰母牛总是产生最好的肋骨。

你能通过农民约翰和美国农业部标记在每根肋骨上的数字认出它们。

农民约翰确定他卖给买方的是真正的质数肋骨,是因为从右边开始切下肋骨,每次还剩下的肋骨上的数字都组成一个质数,举例来说:

7 3 3 1

全部肋骨上的数字 7331是质数;三根肋骨 733是质数;二根肋骨 73 是质数;当然,最后一根肋骨 7 也是质数。

7331 被叫做长度 4 的特殊质数。

写一个程序对给定的肋骨的数目 N (1<=N<=8),求出所有的特殊质数。

数字1不被看作一个质数。

PROGRAM NAME: sprime

INPUT FORMAT

单独的一行包含N。

SAMPLE INPUT (file sprime.in)

4

OUTPUT FORMAT

按顺序输出长度为 N 的特殊质数,每行一个。

SAMPLE OUTPUT (file sprime.out)

2333

2339

2393

2399

2939

3119

3137

3733

3739

3793

3797

5939

7193

7331

7333

7393

输入

输出

样例输入

样例输出

数据范围限制

思路:
明显地,直接暴力N位数再判断会爆时间
实际上,这题也很简单
直接dfs,从末尾加上0~9判断质数,到n位时输出

代码:

var
    
### 特殊质数肋骨Superprime Rib)算法实现方法 特殊质数肋骨问题要求找到长度为 $ N $ 的质数,使得从左到右逐步截断后,每一部分都为质数。例如,7331 是一个长度为 4 的特殊质数肋骨,因为 7、73、733 和 7331 都是质数。 #### 算法思路 该问题可以通过深度优先搜索(DFS)结合剪枝策略来高效求解。核心思想是递归构建数字,每一步都确保当前生成的数字是质数,并逐步扩展到目标长度。 #### 关键实现步骤 1. **递归构建数字**:从个位数开始(1-9),逐步扩展数字的位数。 2. **质数判断**:每一步生成新数字时都判断是否为质数3. **终止条件**:当数字的位数达到 $ N $ 时,将其作为结果输出。 #### 代码实现(C++) 以下是一个高效的实现示例,基于 DFS 和质数判断: ```cpp #include <bits/stdc++.h> using namespace std; int n; // 质数判断函数 bool isPrime(int num) { if (num < 2) return false; for (int i = 2; i <= sqrt(num); i++) { if (num % i == 0) return false; } return true; } // 深度优先搜索函数 void dfs(int depth, int current) { if (depth == n) { cout << current << endl; return; } for (int i = 1; i <= 9; i++) { int next = current * 10 + i; if (isPrime(next)) { dfs(depth + 1, next); } } } int main() { cin >> n; // 初始只考虑一位数的质数(2, 3, 5, 7) for (int i = 2; i <= 9; i++) { if (isPrime(i)) { dfs(1, i); } } return 0; } ``` #### 代码说明 - **isPrime 函数**:用于判断一个数是否为质数。对于较小的数效率较高。 - **dfs 函数**:递归函数,用于构建特殊质数肋骨。每一步都尝试扩展一位数,并判断新生成的数是否为质数。 - **主函数**:读取输入的 $ N $,并从一位数的质数开始递归构建。 #### 时间复杂度分析 - 由于每次递归调用都会尝试扩展一位数,并且需要进行质数判断,时间复杂度主要取决于质数的分布情况。 - 最坏情况下,复杂度约为 $ O(9^N) $,但由于质数的限制,实际运行效率较高。 #### 优化建议 - 可以预先生成小范围内的质数表,减少重复的质数判断。 - 对于较大的 $ N $,可以结合埃拉托斯特尼筛法(Sieve of Eratosthenes)生成质数集合。 #### 相关问题 - 如何优化特殊质数肋骨问题的质数判断过程? - Superprime Rib 问题是否可以用广度优先搜索(BFS)实现? - 如果将数字范围扩展到超过 9 位数,该算法是否仍然适用? - 是否可以使用动态规划(DP)解决 Superprime Rib 问题? - 如何将该算法转换为 Python 或 Java 实现?
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