欧拉函数

  1. 题目描述
    给定一个数字 N , 输出N的欧拉函数值。
    输入:
    输入包含一个正整数 N , 2N2000000000.
    输出:
    输出一个整数,表示 N 的欧拉函数值。
    样例输入:
    6
    5
    样例输出:
    2
    4

  2. 解题思路
    设一个数A=ax11ax22axnn, 那么 A 的欧拉函数:
    phi(A)=ax111(a11)ax212(a21)axn1n(an1)
      整理这个公式的时候,不能发现,从这个公司出发很容易地用程序去实现求 phi(A) 的操作。
      具体的做法就是,先令 temp=A , 然后每找到一个 A 的质因子x,就从 temp 中除掉一个该因子 x ,再乘以(x1)
      通过这道题,可以发现,在做一些数学类问题的时候,往往推出的公式能简化程序。

  3. 代码如下:
    // Euler.cpp
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

typedef __int64 int64; //定义__int64的别名为int64

int64 phi(int64 a){ //求a的欧拉函数值,即phi(a)
    int64 temp=a;
    for (int64 i=2;i*i<=a;i++) //寻找a的质因子
    {
        if (a%i == 0)
        {
            while(!(a%i))
                a /= i;
            temp = temp/i * (i-1);
        }
    }
    if(a!=1)
        temp = temp/a * (a-1);

    return temp;
}

void main()
{
    int64 a;
    while(scanf("%I64d",&a)!=EOF)
        printf("%I64d\n",phi(a)); //__int64的格式化输出

}

效果如下:

这里写图片描述

<think>好的,我需要帮助用户了解欧拉函数的算法实现。首先,我要回顾一下欧拉函数的定义。根据引用[2]和[3],欧拉函数φ(n)是小于n的正整数中与n互质的数的数目。例如φ(8)=4,因为1,3,5,7和8互质。 接下来,用户想知道如何实现欧拉函数的算法。根据引用[3],欧拉函数的通式是φ(n) = n × Π(1 - 1/p),其中p是n的所有不同的质因数。所以,实现这个函数的关键步骤应该是分解质因数,然后应用这个公式。 首先,分解质因数。我需要找出n的所有不同质因数。例如,对于n=12,质因数是2和3,所以φ(12)=1(1-1/2)×(1-1/3)=4。这一步可以通过试除法来实现,从2开始逐个试除,直到平方根为止。 然后,应用公式。每找到一个质因数p,就乘上(1-1/p),最后乘以n。需要注意的是,如果n最后剩下一个大于1质数,也需要处理。 现在考虑代码实现。用户提供的引用[1]提到使用BigIntegers处理非常大的数字,但用户现在可能需要一个基础的实现方法。假设用户使用Python,可以写一个函数,首先分解质因数,然后计算结果。 需要注意的几个点:1. 处理n=1的情况,φ(1)=1。2. 在分解质因数时,避免重复因数,所以每次找到一个质因数后,要彻底除去所有该因数。例如,分解12时,先除以2得到3,再除以3,得到1,这样就不会重复计算因数2。 测试一下例子是否正确。例如,φ(8)=4,φ(12)=4,φ(7)=6(质数的情况)。代码是否能正确处理这些情况? 另外,引用[1]提到了对大数的处理,可能需要更高效的质因数分解方法,比如Pollard's Rho算法,但对于一般情况,试除法可能足够,尤其是当n不是特别大的时候。不过,试除法对于大数来说效率不高,这时候需要考虑优化算法,但用户可能先需要一个基础实现。 可能的错误点:在分解质因数时,忘记处理剩余的n可能也是质数的情况。比如,n=13,分解到最后的n=13,应该被算作一个质因数。 现在,把这些步骤整理成代码。编写一个函数euler_phi(n),返回φ(n)。首先处理n=0或1的特殊情况。然后对n进行质因数分解,记录所有不同的质因数,然后应用公式。 最后,生成相关问题。根据欧拉函数的应用,比如欧拉定理,或者优化算法的方法,或者比较不同分解质因数的方法的效率等。 总结,我需要给出欧拉函数的定义、算法步骤、代码实现以及相关问题。</think>### 欧拉函数算法实现 #### 1. 定义与公式 欧拉函数(n)$ 定义为**小于 $n$ 且与 $n$ 互质的正整数的个数**。其通式为: $$ φ(n) = n \cdot \prod_{p \mid n} \left(1 - \frac{1}{p}\right) $$ 其中 $p$ 是 $n$ 的质因数[^3]。 #### 2. 算法步骤 1. **质因数分解**:将 $n$ 分解为不同质因数的乘积。 2. **应用公式**:遍历每个质因数 $p$,计算 $\prod \left(1 - \frac{1}{p}\right)$,最后乘以 $n$。 #### 3. 代码实现(Python) ```python def euler_phi(n): if n <= 0: return 0 result = n # 质因数分解 p = 2 while p * p <= n: if n % p == 0: while n % p == 0: n //= p result -= result // p # 等价于 result *= (1 - 1/p) p += 1 # 处理剩余的质因数(如n是质数的情况) if n > 1: result -= result // n return result ``` #### 示例验证 - **输入:8** 质因数为 2,计算过程:$8 \cdot (1 - 1/2) = 4$,输出为 4。 - **输入:7** 7 是质数,计算过程:$7 \cdot (1 - 1/7) = 6$,输出为 6[^2]。 #### 4. 优化方向 - **大数处理**:使用 Pollard's Rho 算法加速质因数分解[^1]。 - **预计算质数表**:用筛法预存质数,减少试除次数。
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