P1217 [USACO1.5]回文质数 Prime Palindromes

本文介绍了一种算法,用于在指定范围内找出所有既是质数又是回文数的数字。通过素数筛选法优化效率,避免超时问题,适用于大规模数据处理。

这是一道很迷的题,测试数据最大的是1亿,然后,用1亿会超时,用1千万居然就可以了。还有,如果输入数据超过1亿,设置为1千万,居然AC了,奇葩!


题目描述

因为151既是一个质数又是一个回文数(从左到右和从右到左是看一样的),所以 151 是回文质数。

写一个程序来找出范围[a,b](5 <= a < b <= 100,000,000)( 一亿)间的所有回文质数;

输入输出格式
输入格式:

第 1 行: 二个整数 a 和 b .

输出格式:

输出一个回文质数的列表,一行一个。

输入输出样例
输入样例#1:

5 500

输出样例#1:

5
7
11
101
131
151
181
191
313
353
373
383


//100000000
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <cstring>
//              10000005
#define MAX_NUM 10000005
using namespace std;

bool prime[MAX_NUM];
int tem[MAX_NUM];
int cnt = 0;

void setPrime() {
	memset(::prime, 1, sizeof(::prime));
	::prime[0] = ::prime[1] = false;
	for (int i = 2; i < MAX_NUM; i++) {
		if (::prime[i]) {
			tem[cnt] = i;
			cnt++;
		}
		for (int j = 0; j < cnt&&tem[j] * i < MAX_NUM; j++) {
			prime[i*tem[j]] = false;
			if (i%tem[j] == 0) break;
		}
	}
}

bool isPhNum(int n) {
	int temp = n;
	int k = 0;
	while (n) {
		k = k * 10 + n % 10;
		n /= 10;
	}
	return k == temp ? true : false;
}

int main() {
	setPrime();
	int a,b;
	cin >> a >> b;
	if (b>10000000) b = 10000000;
	if (a % 2 == 0) a = a + 1;
	for (int i = a; i <= b; i+=2) {
		if (isPhNum(i) && prime[i])
			cout << i << endl;
	}
	return 0;
}

附:素数筛选法,整体不难,但关键 要知道一个合数可以化为两个数相乘,一个较大数,一个较小数。咱们这里采用较小数取合数,那么就会出现if(i % prime[j]==0) break;这样的语句了,我们不采用较大数操作。

void Prime(){
	memset(tag,0,sizeof(tag));
	int cnt=0;
	//标明 0 1 为合数 
	tag[0]=tag[1]=1;
	
	for(int i = 2; i<N; i++){
		if(tag[i] == 0)		// 如果当前此为素数
			prime[cnt++]=i; // 存入prime数组
		// 精华
		for(int j=0;j<cnt && prime[j]*i<N; j++){
			// 之前确定的素数与这个数进行相乘
			tag[i*prime[j]] = 1;
			//关键代码,因为如果i能整出prime[j],那么i肯定是个合数,
			//且i中有质因子肯定小于等于prime[j],
			//所以到此就可以停止了,因为后面的prime[]会比i小的那个质因子要大。
			if(i % prime[j]==0)
				break;
		}
	}
}

### USACO P1217 Prime Palindromes 的 Java 实现 以下是基于枚举方法并结合回文数构造的方式实现的一个高效解决方案。此方案利用了回文数的特性以及质数判断算法,从而避免了大量的冗余计算。 #### 方法概述 为了提高效率,可以先生成给定范围内所有的回文数,再逐一验证这些回文数是否为质数。这种方法显著减少了需要测试的数量,因为大多数非回文数可以直接排除[^4]。 #### AC代码 (Java) ```java import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.Scanner; public class Main { public static void main(String[] args) { Scanner scanner = new Scanner(System.in); int a = scanner.nextInt(); int b = scanner.nextInt(); List<Integer> result = findPalindromePrimes(a, b); for (int num : result) { System.out.println(num); } } private static boolean isPrime(int n) { if (n < 2) return false; if (n == 2 || n == 3) return true; // 特殊情况处理 if (n % 2 == 0 || n % 3 == 0) return false; for (int i = 5; i * i <= n; i += 6) { // 跳过偶数和能被3整除的数 if (n % i == 0 || n % (i + 2) == 0) return false; } return true; } private static List<Integer> generatePalindromes(int length) { List<Integer> palindromes = new ArrayList<>(); if (length == 1) { for (int i = 0; i <= 9; i++) { palindromes.add(i); } return palindromes; } int halfLength = (length + 1) / 2; int start = (int) Math.pow(10, halfLength - 1); int end = (int) Math.pow(10, halfLength); for (int prefix = start; prefix < end; prefix++) { String s = Integer.toString(prefix); StringBuilder sb = new StringBuilder(s); if (length % 2 == 0) { sb.append(new StringBuilder(s).reverse()); } else { sb.append(new StringBuilder(s.substring(0, s.length() - 1)).reverse()); } palindromes.add(Integer.parseInt(sb.toString())); } return palindromes; } private static List<Integer> findPalindromePrimes(int a, int b) { List<Integer> primes = new ArrayList<>(); for (int len = 1; len <= 8 && Math.pow(10, len - 1) <= b; len++) { List<Integer> candidates = generatePalindromes(len); // 构造长度为len的所有回文数 for (int candidate : candidates) { if (candidate >= a && candidate <= b && isPrime(candidate)) { primes.add(candidate); } } } return primes; } } ``` --- #### 关键点解释 1. **回文数生成逻辑**: 使用 `generatePalindromes` 函数动态生成指定长度的回文数。对于奇数长度的回文数,中间字符不重复;而对于偶数长度,则完全对称。 2. **质数检测优化**: 利用了跳过偶数和能被3整除的数的方法,并进一步缩小循环范围至平方根级别 \( \sqrt{n} \)。 3. **边界条件处理**: 需要特别注意上下界 `[a, b]` 和最大可能值 \(10^8\) 的约束条件[^2]。 --- #### 时间复杂度分析 由于只针对回文数进行质数检验,而且回文数数量远少于总自然数数量,因此该算法的时间复杂度相较于暴力解法大幅降低。具体时间复杂度取决于区间大小和回文数分布密度。 ---
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