欧拉函数

φ函数的值φ(x)表示小于等于x且与x互质的数

通式:φ(x)=x(1-1/p1)(1-1/p2)(1-1/p3)(1-1/p4)…..(1-1/pn),其中pn是x的质因数

例如:x=12,φ(x)=12*(1-1/2)*(1-1/3)

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
int p[1000005];
int mark[1000005];
int prime(int n)    //判断素数
{
    double t=sqrt(n*1.0);
    for(int i=2;i<=t;i++)
    {
        if(n%i==0)
            return 0;
    }
    return 1;
}
int tot;
void findprime()       //素数筛选
{
    int i,j;
    p[1]=2;
    p[2]=3;
    for(i=4;i<1000005;i++)
    {
        if(mark[i]==1)
            continue;
        if(prime(i)==1)
        {
            p[tot++]=i;
            for(j=2;j*i<1000005;j++)
                mark[i*j]=1;
        }
    }
}
int oula(int n)     //欧拉函数
{
    int i=1;
    int sum=n;
    while(n!=0)
    {
        if(p[i]>n)
            break;
        if(n%p[i]==0)
        {
            sum-=sum*(1.0/p[i]);
            while(n%p[i]==0)
                n/=p[i];
        }
        i++;
    }
    return sum;
}
int main()
{
    int n;
    tot=3;
    memset(mark,0,sizeof(mark));
    memset(p,0,sizeof(p));
    findprime();
    while(scanf("%d",&n)!=-1)
    {
        printf("%d\n",oula(n));
    }
    return 0;
}


<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)=12×(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的质数,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)的。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 $φ(n)$ 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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