求欧拉函数的方法

求欧拉函数的一般方法:

1.我们知道一个素数p的欧拉函数f(p)=p-1;那么p的k次幂,即n=p^k,则容易证明:f(n)=p^k-p^(k-1);

证明:已知少于p^k的数有p^k-1,其中与p^k不互质的数有p^(k-1)-1个,分别为(p*1,p*2,p*3,····,p*(p^(k-1)-1))。所以f(n)=p^(k)-1-(p^(k-1)-1)=p^(k)-p^(k-1)。

2.假设p,q为两个互质的数,则:f(p*q)=f(p)*f(q);

 原来这里一直写着一个略字,倒不是因为太简单,而是我没证出来,一开始自己写了一个证明,但后来发现不对,然后一直也没想出如何证,今天看初等数论第三章同余的时候找到了证明,所以赶紧过来整理一下。

证明:这里主要用到了简化剩余系,x1,x2分别通过模m1,m2的简化剩余系,则m2*x1+m1*x2通过模m1*m2的简化剩余系。由于m2*x1+m1*x2通过f(m1*m2)个整数,x1通过f(m1)个整数,x2通过f(m2)个整数,所以f(m1*m2)=f(m1)*f(m2);

有了以上两个性质,欧拉函数就非常简单了,先对一个数进行整数分解,然后···

下面介绍一种快速的方法:

因为任意正整数都可以唯一表示成如下形式:

 k=p1^a1*p2^a2*……*pi^ai;(即分解质因数形式)     

可以推出:E(k)=(p1-1)(p2-1)……(pi-1)*(p1^(a1-1))(p2^(a2-1))……(pi^(ai-1)) 

=k*(p1-1)(p2-1)……(pi-1)/(p1*p2*……pi)=k*(1-1/p1)*(1-1/p2)....(1-1/pk)
ps:在程序中利用欧拉函数如下性质,可以快速求出欧拉函数的值(a为N的质因素)                                                                                      

 若(N%a==0 && (N/a)%a==0) 则有:E(N)=E(N/a)*a;          

若(N%a==0 && (N/a)%a!=0) 则有:E(N)=E(N/a)*(a-1);

 埃拉托斯特尼筛求欧拉函数:

//phi[i]表示i的欧拉函数
void euler(int n)
{
    for (int i=1;i<=n;i++) phi[i]=i;
    for (int i=2;i<=n;i++)
    {
        if (phi[i]==i)//这代表i是质数
        {
            for (int j=i;j<=n;j+=i)
            {
                phi[j]=phi[j]/i*(i-1);//把i的倍数更新掉
            }
        }
    }
}

直接实现:

int Euler(int n){
	int m=n;
	for(int i=2;i*i<=n;i++){
		if(n%i==0)//第一次找到的必为素因子
		{
			m-=m/i;//把是素因子i的倍数的数的数目减掉  i,2i,3i,···,(m/i)*i 
			while(n%i==0)
			n/=i;//把该素因子全部约掉 
		 } 		 
	}
	if(n>1)  //还有一个比根号n大的素因子 ,也就是现在这个n 
		m-=m/n; 
	return m;
} 

欧拉筛:

 

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