C++埃氏筛

引入

题目背景

给定正整数 n n n,请求出 1 , 2 , ⋯   , n 1,2,\cdots,n 1,2,,n间所有质数

输入格式

一个正整数 n n n

输出格式

一行多个正整数,表示 1 , 2 , ⋯   , n 1,2,\cdots,n 1,2,,n中所有质数。

样例

样例 #1

样例输入 #1
3
样例输出 #1
2 3

数据范围

  • 对于 100 % 100 \% 100% 的数据, 1 ≤ n ≤ 1 0 6 1\leq n\leq10^6 1n106

暴力解决

遇事不决先暴力——洛谷大犇

最基础的思想就是枚举一遍 1 , 2 , ⋯   , n 1,2,\cdots,n 1,2,,n,遇到质数就输出。
实现代码:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 1e6 + 1;
int n;
bool isprime(int x)
{
   
   
    if (x == 1) return 0;
    int i = 2;
    while (i < x) {
   
   
        if (x % i == 0) return 0;
        ++i;
    }
    return 1;
}
int main()
{
   
   
    scanf("%
<think>我们使用埃氏筛法(Sieve of Eratosthenes)来生成素数表。基本思想是: 1. 初始化一个布尔数组,长度为n+1,全部标记为true(索引0和1先标记为false)。 2. 从2开始,将每个素数的各个倍数标记为合数(即非素数)。 3. 当找到一个素数时,将其所有倍数(从该素数的平方开始)标记为false。 注意:我们只需要遍历到sqrt(n)即可,因为大于sqrt(n)的合数必定已经被小于sqrt(n)的素数标记过了。 以下是用C++实现的埃氏筛法标准模板:</think>以下是C++实现的埃氏筛法(Sieve of Eratosthenes)标准模板,用于高效生成素数表: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <cmath> using namespace std; vector<bool> sieve_of_eratosthenes(int n) { // 创建布尔数组,初始全部标记为true(0和1除外) vector<bool> is_prime(n+1, true); is_prime[0] = false; is_prime[1] = false; // 只需遍历到sqrt(n) int sqrt_n = sqrt(n); for (int i = 2; i <= sqrt_n; ++i) { if (is_prime[i]) { // 从i的平方开始标记合数(因为更小的倍数已被前序素数标记) for (int j = i * i; j <= n; j += i) { is_prime[j] = false; } } } return is_prime; } int main() { int n = 100; vector<bool> primes = sieve_of_eratosthenes(n); cout << "Primes up to " << n << ":\n"; for (int i = 2; i <= n; ++i) { if (primes[i]) { cout << i << " "; } } return 0; } ``` ### 代码解析: 1. **初始化数组**: - 创建大小为 `n+1` 的布尔向量 `is_prime`,索引对应数字值 - 索引0和1设为`false`(非素数),其余初始化为`true` 2. **核心筛法过程**: - 外层循环从2遍历到$\sqrt{n}$(数学原理:若$n$是合数,必有一个质因子$\le \sqrt{n}$) - 当遇到素数`i`时,内层循环从`i*i`开始标记倍数(`j = i*i, i*(i+1), ...`) 3. **时间复杂度**: - 时间复杂度为 $O(n \log \log n)$,空间复杂度 $O(n)$ - 优化关键:跳过已标记的合数,从`i*i`开始标记 4. **输出结果**: - 遍历`is_prime`数组,值为`true`的索引即为素数 ### 算法优势: - **高效性**:比逐个数判断快 $O(n/\log n)$ 倍 - **预计算**:生成后可重复查询素数 - **内存优化**:可用位运算进一步压缩空间(每比特存储一个数) ### 使用示例: 输入`n=30`时,输出: ``` 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 ```
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