完数

完数

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描述

自然数中,完数寥若晨星,请在从1到某个整数范围中打印出所有的完数来。所谓“完数”是指一个数恰好等于它的所有不同因子之和。例如,6是完数,因为6=1+2+3。而24不是完数,因为24≠1+2+3+4+6+8+12=36。

输入

输入数据中含有一些整数n(1<n<10000)。

输出

对于每个整数n,输出所有不大于n的完数。每个整数n的输出由n引导,跟上冒号,然后是由空格开道的一个个完数,每个n的完数列表应占独立的一行。

样例输入

100
5000

样例输出

100: 6 28
5000: 6 28 496

题目来源

ZJUT


分析:难题——超时。

完全数性质:

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

1.所有的完全数都是三角形数
例如:
6=1+2+3
28=1+2+3+...+6+7
496=1+2+3+...+30+31
8128=1+2+3…+126+127
2.所有的完全数的倒数都是调和数
例如:
1/1+1/2+1/3+1/6=2
1/1+1/2+1/4+1/7+1/14+1/28=2
1/1+1/2+1/4+1/8+1/16+1/31+1/62+1/124+1/248+1/496=2
3.可以表示成连续奇立方数之和
除6以外的完全数,都可以表示成连续奇立方数之和,并规律式增加。例如:
28=1³+3^3
496=1^3+3^3+5^3+7^3
8128=1^3+3^3+5^3+……+15^3
33550336=1^3+3^3+5^3+……+125^3+127^3
4.都可以表达为2的一些连续正整数次幂之和
不但如此,而且它们的数量为连续质数。例如:
6=2^1+2^2
28=2^2+2^3+2^4
496=2^4+2^5+2^6+2^7+2^8
8128=2^6+2^7+2^8+2^9+2^10+2^11+2^12
33550336=2^12+2^13+……+2^24

5.完全数都是以6或8结尾
如果以8结尾,那么就肯定是以28结尾。(科学家仍未发现由其他数字结尾的完全数。)
6.各位数字辗转式相加个位数是1
除6以外的完全数,把它的各位数字相加,直到变成个位数,那么这个个位数一定是1。例如:
28:2+8=10,1+0=1
496:4+9+6=19,1+9=10,1+0=1
8128:8+1+2+8=19,1+9=10,1+0=1
33550336:3+3+5+5+0+3+6=28,2+8=10,1+0=1
7.它们被3除余1、被9除余1、1/2被27除余1
除6以外的完全数,它们被3除余1、9除余1、还有1/2被27除余1。
28/3 商9,余1
28/9 商3,余1
28/27 商1,余1
496/3 商165,余1
496/9 商55,余1
8128/3 商2709,余1
8128/9 商903,余1
8128/27 商301,余1

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我的写法(超时了)

#include<stdio.h>

//完数——超时

int main()
{
	int n;
	while(scanf("%d",&n) != EOF)
	{
		printf("%d:",n);
		for(int max=6;max<=n;max++)
		{
			int sum = 1;
			for(int i=2;i<=max/2;i++)
			{
				if(max%i == 0)
					sum += i;
			}
			if(max == sum)
				printf(" %d",max);
		}
		printf("\n");
	}
	return 0;
}

不行,另想他法

#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main()
{
	int n, p, i, t1, t2, tmp;
	while(scanf("%d",&n) != EOF)
	{

		printf("%d:",n);
		for(p=2;;p++)
		{
			t1=(int)pow(2.0, 2*p-1);
			t2=(int)pow(2.0, p-1);
			if(t1-t2 > n)
				break;
			tmp=(int)pow(2.0, p)-1; // tmp为素数——则t1-t2为完全数

			for(i=2;i<=(int)sqrt(tmp*1.0);i++)
			{
				if(tmp%i == 0)
					break;
			}
			if(i > (int)sqrt(tmp*1.0)) // 都不整除
				printf(" %d",t1-t2);
		}
		printf("\n");
	}
}

一开始计算好1~10000的完数即可,注意优化,完数都是偶数:

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> vec;
	for(int i=2;i<10000;i=i+2)
	{
		int sum = 1;
		for(int j=2;j<=i/2;j++)
		{
			if(i%j == 0) sum += j;
		}
		if(sum == i) vec.push_back(i);
	}
	int n;
	while(cin>>n)
	{
		cout<<n<<":";
		for(int i=0;i<vec.size();i++)
			if(vec[i] <= n)
				cout<<" "<<vec[i];
		cout<<endl;
	}
	return 0;
}


<think>嗯,用户想找关于完数的打印程序或者算法,需要用编程语言来实现。首先,我得回忆一下完数的定义。完数,也就是,是指一个恰好等于它的真因子之和,比如6的真因子是1、2、3,而1+2+3=6,所以6是完数。还有28也是,对吧? 用户可能希望得到不同编程语言的实现方法,比如Python或者C++,因为引用的资料里有这两种代码的例子。先看引用里的内容,引用[1]是Python代码,遍历2到1000的,每个检查它的因子,然后求和判断是否等于自身。引用[2]是C++代码,输入一个判断是否是完数,返回yes或no。 用户的问题是关于打印完数的程序或算法,所以可能需要先解释完数的概念,再给出具体的实现步骤。比如如何找出所有真因子,如何求和,然后比较。然后展示代码示例,可能包括Python和C++两种,这样用户可以根据需要选择。 另外,用户可能对算法的效率感兴趣。比如,当要找较大的完数时,可能需要优化循环的范围。例如,在找因子时,只需要检查到sqrt(n)吗?不过因为完数的性质,实际上已知的完数都是偶,而且符合梅森素的形式,可能不需要遍历到n-1。不过对于小范围的,比如1000以内,直接遍历所有可能的因子也是可行的。 还需要考虑代码的正确性,比如在Python代码中,s=[]的位置是否正确?比如每个a循环开始时清空列表,是的,没错。然后收集所有i从1到a-1的因子,求和。这部分逻辑是正确的。C++的代码则是针对单个输入判断,返回是否是完数,可能用户如果需要打印一定范围内的完数,需要修改这个代码,比如循环输入n的值,或者直接遍历。 然后可能需要指出完数的已知例子,比如6、28、496、8128等,这些在10000以内的完数。所以在代码中,如果范围扩大到10000,可能能找到更多的完数。但要注意,完数其实很少,而且随着值增大,计算量也会增加,可能需要更高效的算法,比如利用欧几里得-欧拉定理,通过梅森素来生成完数。但这对一般编程来说可能比较复杂,用户可能只需要基础的方法。 此外,用户可能想知道如何优化算法,比如在寻找因子时,可以成对添加因子,减少循环次。比如当i是a的因子时,a/i也是因子,这样可以减少循环到sqrt(a)的次。不过要注意避免重复添加,比如当i等于a/i时,只添加一次。这可能对大的a值更有效,但如果是小范围的话,可能优化效果不明显。 然后,在给出代码示例时,需要确保语法正确。比如Python中的列表推导式是否正确,循环的范围是否正确。C++中的循环条件是否正确,比如i<n是否正确,是的,因为真因子不包括自身。 可能用户还会想知道完数的应用场景,虽然完数学上很有趣,但在实际应用中的例子可能较少,更多是用于算法练习或学教育。 最后,根据用户的要求,生成相关问题,可能包括完数的定义、优化方法、应用场景,或者如何扩展到其他语言实现等。</think>### 完数打印算法详解 完数)是指一个正整等于其真因子(除自身外的所有因子)之和。例如:$6=1+2+3$,$28=1+2+4+7+14$。以下是两种编程实现方法: --- #### **Python实现** ```python def print_perfect_numbers(max_range): for num in range(2, max_range + 1): divisors = [] for i in range(1, num): if num % i == 0: divisors.append(i) if sum(divisors) == num: print(num) print_perfect_numbers(10000) # 输出10000以内所有完数 ``` **代码说明**: 1. 遍历2到`max_range`的整 2. 对每个计算其真因子并存入列表 3. 通过`sum(divisors) == num`判断是否为完数 4. 时间复杂度为$O(n^2)$,适用于小范围搜索[^1] --- #### **C++实现** ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; void printPerfectNumbers(int maxRange) { for (int num = 2; num <= maxRange; num++) { vector<int> divisors; for (int i = 1; i < num; i++) { if (num % i == 0) { divisors.push_back(i); } } int sum = 0; for (int d : divisors) sum += d; if (sum == num) { cout << num << endl; } } } int main() { printPerfectNumbers(10000); return 0; } ``` --- ### 算法优化方向 1. **因子成对收集**:遍历到$\sqrt{n}$时,同时添加$i$和$n/i$(需处理平方情况) 2. **学性质利用**:所有偶完数均可表示为$2^{p-1}(2^p -1)$,其中$2^p -1$是梅森素[^1] 3. **预计算梅森素**:已知完数与梅森素一一对应,可先计算梅森素再生成完数 --- 相关问题
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