线性筛素数(莫比乌斯反演第一弹)

本文详细介绍了线性筛素数算法的工作原理及其代码实现。通过对比N方筛素数,强调了线性筛素数算法利用最小质因数进行筛选的优势。文章深入解析了算法的时间复杂度,并指出了在实际编程中需要注意的关键细节。

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先来说一说N方筛素数

a[1]=1;
for (int i=2;i<=n;i++)
{
    if (a[i]==0)
    for (int j=2;j<=n/i;j++)
    a[i*j]=1;
}

线性筛素数和N方筛素数最大的差别就在于线性筛素数可以同过i%prime[j]来达到线性,其本质的思想就是用最小质因数来筛。

为什么一定用的是最小质因数,下文会讲。

先上代码:

a[1]=1;pri=0;
for (int i=2;i<=n;i++)
{
    if (!a[i])
    prime[++pri]=i;
    for (int j=1;j<=pri && i*prime[j]<=n;j++)
    /*这个 i*prime[j]<=n 一定要写在循环头部内 
      一是防止数组越界
      二是表示之后的素数也没必要处理了省下一波时间*/
    {
        a[i*prime[j]]=1;
        if (!(i%prime[j]))break;
    }
}

 

证明一下下面这段代码的正确性

if (!(i%prime[j]))break;

上面提到过,要筛出某一个合数A,就要用利用到其最小质因数,其实是其最小质因数与另一个数(不管是质数还是合数)的乘积

对于任意数正数A,若A=x*y(其中x为素数,y为当前正在处理的数)

要想x是A的最小质因数,就必须使y的最小质因数为x,否则在上面正在证明的代码中prime[j]不会到x就会退出循环,因为发现了比x还小的质因数。

这个算法也不用担心一个合数A已经正在被处理(i=A时)也没有被筛出来,因为最小的素数都是2,一个大于2的数乘2肯定比它加1要大。也不用担心有素数筛不出来,因为一个数如果没有被筛到,就说明它除了自己外没有质因数,表明他就是个素数。

对于时间复杂度,因为每一个数都是由其最小的质因数与一个合数的乘积组成,每个数的最小质因数只有一个(不可能说一个数的最小质因数既是2又是3吧),所以每个数被访问到的次数就只有一次。

但是对于时间复杂度还有一点说明(都是血的教训啊):就是i*prime[j]<=n如果不写在循环头部,而作为判断条件写在循环体内与a[i*prime[j]]=i同一行,是可以防止数组越界,但是可能就有了对prime[j]之后的素数的无效处理,增加循环量。注意一点,如果是这么写的话,其实和上面说的n方筛素数的区别就只有下面那个退出循环的判断,加入那个判断不好使,算法就有可能退化成n方的。

1. 用户与权限管理模块 角色管理: 学生:查看实验室信息、预约设备、提交耗材申请、参与安全考核 教师:管理课题组预约、审批学生耗材申请、查看本课题组使用记录 管理员:设备全生命周期管理、审核预约、耗材采购与分发、安全检查 用户操作: 登录认证:统一身份认证(对接学号 / 工号系统,模拟实现),支持密码重置 信息管理:学生 / 教师维护个人信息(联系方式、所属院系),管理员管理所有用户 权限控制:不同角色仅可见对应功能(如学生不可删除设备信息) 2. 实验室与设备管理模块 实验室信息管理: 基础信息:实验室编号、名称、位置、容纳人、开放时间、负责人 功能分类:按学科(计算机实验室 / 电子实验室 / 化学实验室)标记,关联可开展实验类型 状态展示:实时显示当前使用人、设备运行状态(正常 / 故障) 设备管理: 设备档案:名称、型号、规格、购置日期、单价、生产厂家、存放位置、责任人 全生命周期管理: 入库登记:管理员录入新设备信息,生成唯一资产编号 维护记录:记录维修、校准、保养信息(时间、内容、执行人) 报废处理:登记报废原因、时间,更新设备状态为 "已报废" 设备查询:支持按名称、型号、状态多条件检索,显示设备当前可用情况 3. 预约与使用模块 预约管理: 预约规则:学生可预约未来 7 天内的设备 / 实验室,单次最长 4 小时(可设置) 预约流程:选择实验室→选择设备→选择时间段→提交申请(需填写实验目的) 审核机制:普通实验自动通过,高危实验(如化学实验)需教师审核 使用记录: 签到 / 签退:到达实验室后扫码签到,离开时签退,系统自动记录实际使用时长 使用登记:填写实验内容、设备运行情况(正常 / 异常),异常情况需详细描述 违规管理:迟到 15 分钟自动取消预约,多次违规限制预约权限 4. 耗材与安全管理模块 耗材管理: 耗材档案:名称、规格、量、存放位置、
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