素数的快速列举(二)

博主半年前曾在BLOG探讨素数快速列举,经KiteGirl和jiangsheng启发后,将改进后的代码分享。代码可实现素数列举,还给出不同数量级素数的计算时间,虽与C语言速度有差距,但基本能满足计算需求,编译成EXE文件后速度更快。

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

       半年前曾在我的BLOG发过一篇文章(http://blog.youkuaiyun.com/northwolves/archive/2005/04/18/351998.aspx),对素数的快速列举进行了初步探讨,随后的讨论在http://community.youkuaiyun.com/Expert/topic/4395/4395751.xml?temp=.9719355进行, KiteGirl(小仙妹) jiangsheng(蒋晟.MSMVP2004Jan) 给予了很大的启发,特此将改进后的代码与大家共享。

Sub prime(ByVal n As Long, ByRef prime() As Long)
ReDim prime(5761495) '10^8以内的素数个数
Dim a() As Byte, i As Long, temp As Long, half As Long, p As Long, pcount As Long, mytime As Long, k As Integer
mytime = Timer '计时
half = n \ 2
ReDim a(1 To half)
'the first 10 prime
prime(0) = 2
prime(1) = 3
prime(2) = 5
prime(3) = 7
prime(4) = 11
prime(5) = 13
prime(6) = 17
prime(7) = 19
prime(8) = 23
prime(9) = 29


pcount = 9

p = 3

Do While p * p <= n

temp = p * p

For i = temp To n Step 2 * p 'p的倍数
a(i \ 2) = 1 '设为1表示弃去

Next

again:
p = p + 2

If a(p \ 2) = 1 Then GoTo again

Loop

'把素数分成8种情况:30n+1,30n+7,30n+11,30n+13,30n+17,30n+19,30n+23,30n+29
Dim s(7) As Byte
s(0) = 0
s(1) = 3
s(2) = 5
s(3) = 6
s(4) = 8
s(5) = 9
s(6) = 11
s(7) = 14

For i = 15 To half Step 15

For j = 0 To 7
temp = i + s(j)
If temp > half Then Exit For: Exit For
If a(temp) = 0 Then
pcount = pcount + 1
prime(pcount) = 2 * temp + 1 '赋值
End If
Next

Next
ReDim Preserve prime(pcount) '重设置数组大小节省空间

Debug.Print "n=" & n & ",prime count=" & pcount & ", The calulating time is " & Timer - mytime & " s"
End Sub

Private Sub Command1_Click()
Dim p() As Long
Dim i As Long
For i = 2 To 8
prime 10 ^ i, p
Next
End Sub

返回:

n=100,prime count=25, The calulating time is 0.0000 seconds.
n=1000,prime count=168, The calulating time is 0.0000 seconds.
n=10000,prime count=1229, The calulating time is 0.0000 seconds.
n=100000,prime count=9592, The calulating time is 0.0002 seconds.
n=1000000,prime count=78498, The calulating time is 0.2269 seconds.
n=10000000,prime count=664579, The calulating time is 2.0719 seconds.
n=100000000,prime count=5761455, The calulating time is 15.2344 seconds.

当然,跟C语言的速度还是有一定距离的,但基本上可以满足计算的需要了,编译成EXE文件后还可以更快些。


<think>好的,我现在需要回答用户关于机试中常用数学公式的查询。首先,我需要回顾用户提供的引用内容,看看有没有相关的数学公式信息。 用户提供了三个引用。引用[1]提到了递归和动态规划相关的内容,比如最大连续子序列和、最长递增子序列等,可能涉及递推公式。引用[2]给出了最大公约数和最小公倍数的计算方法,以及素数的判断,这些都是常见的数学问题。引用[3]是关于C++中维向量初始化的,暂时和数学公式无关。 接下来,我需要整理机试中常见的数学公式和算法。首先想到的是数论部分,比如最大公约数、最小公倍数、素数判断,这些都是引用[2]提到的内容。然后是排列组合,比如组合数公式,可能需要快速计算或者预处理。动态规划中的递推公式,比如斐波那契数列、背包问题,引用[1]中的例子也属于这类。几何相关的公式,比如距离计算、向量运算,可能在机试题中出现。此外,快速幂算法用于高效计算幂次,矩阵快速幂用于递推关系加速,这也是常见的考点。 另外,概率统计中的期望和方差有时也会出现在题目中,比如期望的线性性质。可能还需要一些预处理技巧,比如前缀和、差分数组,这些虽然不是数学公式,但能优化计算效率。 需要注意的是,用户要求每个行内数学表达式用$...$格式,独立公式用$$...$$,所以整理时要符合格式要求。例如,最大公约数的递归公式可以写成$gcd(a,b) = gcd(b, a\%b)$,素数判断的平方根优化需要写成$i \leq \sqrt{n}$。 然后,确保每个部分都有对应的代码示例或引用标注。比如引用[2]中的gcd函数,可以对应到最大公约数部分,并在末尾添加[^2]。动态规划部分可以引用[1]中的递推思想。 最后,生成相关问题,需要围绕提到的数学公式和算法,比如如何实现快速幂、素数的筛法有哪些等。确保问题覆盖各个提到的知识点,帮助用户进一步学习。 现在需要将这些内容结构化,按照用户的要求分点列出,确保每个公式正确使用LaTeX,并添加引用。同时,检查是否有遗漏的常见公式,比如几何中的叉积、点积,或者排列组合中的排列数公式等,补充到相应部分。</think>### 机试常用数学公式与算法 #### 1. **数论基础** - **最大公约数 (GCD)** 递归公式: $$gcd(a,b) = \begin{cases} a & \text{if } b=0 \\ gcd(b, a\%b) & \text{otherwise} \end{cases}$$ 代码实现参考[^2]: ```cpp int gcd(int a, int b) { return b == 0 ? a : gcd(b, a % b); } ``` - **最小公倍数 (LCM)** 公式:$lcm(a,b) = \frac{a \times b}{gcd(a,b)}$。 - **素数判定** 优化方法:只需检查$2$到$\sqrt{n}$之间的整数是否能整除$n$,即$i \leq \sqrt{n}$。 #### 2. **组合数学** - **组合数公式** 递推关系(动态规划预处理): $$C(n,k) = C(n-1,k-1) + C(n-1,k)$$ 边界条件:$C(n,0) = 1, C(n,n) = 1$。 #### 3. **动态规划递推** - **斐波那契数列** 递推公式:$f(n) = f(n-1) + f(n-2)$,初始值$f(0)=0, f(1)=1$。 - **最长公共子序列 (LCS)** 递推关系(引用动态规划思想[^1]): $$dp[i][j] = \begin{cases} dp[i-1][j-1]+1 & \text{if } s[i]=t[j] \\ \max(dp[i-1][j], dp[i][j-1]) & \text{otherwise} \end{cases}$$ #### 4. **几何计算** - **两点间距离** 欧氏距离公式:$d = \sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2-y_1)^2}$。 - **向量叉积** 判断点位置关系:$\vec{a} \times \vec{b} = a_x b_y - a_y b_x$。 #### 5. **快速幂与矩阵快速幂** - **快速幂** 计算$a^b \mod p$: 通过进制分解指数,时间复杂度$O(\log b)$。 ```cpp long long fast_pow(long long a, long long b, long long p) { long long res = 1; while (b) { if (b & 1) res = res * a % p; a = a * a % p; b >>= 1; } return res; } ``` #### 6. **概率与统计** - **期望的线性性** 公式:$E(X+Y) = E(X) + E(Y)$,即使$X$和$Y$不独立。 #### 7. **预处理技巧** - **前缀和** 一维前缀和:$sum[i] = sum[i-1] + arr[i]$,用于区间和查询。 - **差分数组** 区间增减操作:$diff[l] += k, diff[r+1] -= k$,最后通过前缀和还原。 ---
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