PTA 广轻 7-31 【0413】考拉兹猜想

来源

教材4.6小节【练习4-13】。

问题描述

考拉兹猜想(Collatz Conjecture),又称为奇偶归一猜想、3n+1猜想、冰雹猜想、角谷猜想、哈塞猜想、乌拉姆猜想或叙拉古猜想,是指:

对于每一个正整数,如果它是奇数,则对它乘3再加1,如果它是偶数,则对它除以2,如此循环,最终都能够得到1。

例如,对于整数6:
第1步:6 / 2 = 3
第2步:3 * 3 + 1 = 10
第3步:10 / 2 = 5
第4步:5 * 3 + 1 = 16
第5步:16 / 2 = 8
第6步:8 / 2 = 4
第7步:4 / 2 = 2
第8步:2 / 2 = 1
一共进行了8次操作。

编写C语言程序,从键盘读入一个整数n,然后验证考拉兹猜想,输出最终得到1的操作次数。

输入格式

一共1行数据,包含1个整数n。

输出格式

一个整数,表示最终得到1的操作次数。

数据规模与约定

整数n的值约定为 1 ≤ n ≤ 1 000 000。

输入样例

6

输出样例

8

代码长度限制

16 KB

时间限制

400 ms

内存限制

64 MB

栈限制

8192 KB

满分回答

#include <stdio.h>
int main()
{
    long long n;
    long long step=0;
    scanf("%lld",&n);
    while(n!=1){
        step=step+1;
        if(n%2==0){
            n=n/2;
        }else{
            n=n*3+1;
        }
    }
    printf("%lld",step);
    return 0;
}

### PTA 7-8 哥德巴赫猜想 编程实现 #### 题目大意 给定一个偶数 \( n \),验证哥德巴赫猜想:任何大于2的偶数都可以表示成两个素数之和。程序需输入一个正整数 \( N (N<10^6) \),并输出该范围内所有满足条件的偶数及其对应的两素数组合。 #### 解题思路 为了有效解决问题,可以采用如下策略: - **预处理**:预先计算一定范围内的所有素数,并存储在一个列表中以便快速查找。 - **遍历求解**:对于每一个待检验的偶数,在预存的素数表里寻找符合条件的一对素数[^1]。 #### 代码思路 下面是一个简单的Python实现方案,包括了基本逻辑结构: ```python def sieve_of_eratosthenes(limit): primes = [] is_prime = [True] * (limit + 1) p = 2 while p * p <= limit: if is_prime[p]: for i in range(p * p, limit + 1, p): is_prime[i] = False p += 1 for p in range(2, limit + 1): if is_prime[p]: primes.append(p) return primes def goldbach_conjecture(n): results = {} # 获取小于等于n的所有质数 prime_numbers = sieve_of_eratosthenes(n) for num in range(4, n + 1, 2): # 只虑偶数 found = False for prime in prime_numbers: if prime >= num / 2 and not found: break partner = num - prime if partner in set(prime_numbers): results[num] = (prime, partner) found = True return results if __name__ == "__main__": N = int(input()) result_dict = goldbach_conjecture(N) for key, value in sorted(result_dict.items()): print(f"{key}={value[0]}+{value[1]}") ``` 此段代码首先定义了一个埃拉托斯特尼筛法来获取指定上限内所有的素数,接着通过`goldbach_conjecture()`函数实现了针对每个偶数找到其作为两个素数之和的具体情况。 #### 核心技术总结 本题的核心在于高效地找出特定区间内的全部素数,并能够迅速判断某个数值是否为素数。这里采用了经典的埃拉托斯特尼筛法来进行初步筛选,大大提高了后续运算效率。 #### 存在的问题及解决方案 最初尝试直接在线性时间内逐一检测各偶数能否分解为两个素数相加的形式时遇到了性能瓶颈。后来改为先利用埃氏筛一次性获得大量素数后再做匹配,则显著改善了解决速度与资源消耗状况。
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