质因数分解 模板

质因数分解
vector<int> prime;	//存储质因数
void PrimeFrac(int n){
    for(int i=2; i<=srqt(n); i++){
    	if(n%i==0){
	        while(n%i == 0)
	            n/=i;
	        prime.push_back(i);
        }
    }
    prime.push_back(n); //最后剩下的是最大的那个质因数
}

在计算的过程中,如果 n % i = = 0 n\%i==0 n%i==0,那么 i i i一定是质数,因为此时 n n n一定没有小于 i i i的因数。

需要注意的是,如果 n n n是合数,它一定有小于等于 s q r t ( n ) sqrt(n) sqrt(n)的质因数。因此算法的复杂度为 O ( n ) O(\sqrt n) O(n )

需要质因数分解的题目有很多
一个不错的例题是
https://codeforces.com/problemset/problem/1114/C 哦~~

<think>嗯,用户想要一个Java实现分解质因数的算法模板。首先,我得回忆一下分解质因数的基本步骤。质因数分解就是把一个数分解成几个质数相乘的形式,比如12=2×2×3。那具体怎么用Java实现呢? 首先,我需要确定如何找到质因数。通常的方法是从最小的质数2开始,逐个试除。如果能整除,就记录这个质数,然后继续用商去除以同一个质数,直到不能整除为止。之后,再试下一个可能的质数,直到剩下的数变成1为止。 不过,这里需要考虑效率问题。试除法的时间复杂度是O(√n),所以在循环的时候,只需要遍历到√n即可。比如,当处理一个数n时,从2开始试除,如果能整除,就一直除以这个数,直到不能整除,然后递增到下一个可能的因数。当循环结束后,如果剩下的n大于1,说明它本身也是一个质数,需要加入结果中。 那代码结构大概是怎样的呢?首先需要一个方法来分解质因数,输入一个整数,返回一个列表或者数组,里面是按顺序排列的质因数。或者,可能需要输出格式像12=2×2×3这样的字符串。用户可能需要的是将结果输出,而不仅仅是返回数据结构。所以,应该编写一个函数,接受一个整数参数,然后打印出分解的结果。 接下来,考虑示例代码。比如,对于输入12,程序应该输出12=2×2×3。那么,代码的大体结构可能是: public static void primeFactorization(int n) { // 处理特殊情况,比如n<2 if (n < 2) { System.out.println(n + " 没有质因数"); return; } StringBuilder result = new StringBuilder(); result.append(n).append("="); // 处理2的情况 while (n % 2 == 0) { result.append(2).append("×"); n /= 2; } // 处理奇数部分,从3开始,每次加2 for (int i = 3; i <= Math.sqrt(n); i += 2) { while (n % i == 0) { result.append(i).append("×"); n /= i; } } // 如果剩下的n是质数大于2 if (n > 2) { result.append(n).append("×"); } // 去掉最后的乘号,并输出 if (result.charAt(result.length()-1) == '×') { result.deleteCharAt(result.length()-1); } System.out.println(result.toString()); } 不过,这样可能会有问题。比如,循环到i的平方根时,当i超过平方根后,剩下的n如果是质数,就会被最后处理。比如n=7的时候,循环到i=3,这时候i的平方是9,超过7,所以循环不会执行,然后剩下的n=7>2,所以会被加入结果。这样是对的。 那测试一下这个代码是否可行。比如输入12,处理2后n=3,然后进入循环,i从3开始,i的平方是9>3,所以循环不会执行。然后剩下的n=3>2,被加入结果。所以结果是12=2×2×3,正确。再比如输入15,处理2的时候不行,进入循环i=3,15%3=0,变成5,继续循环,i=5,i的平方是25>5,所以循环结束,剩下的5被加入结果,得到15=3×5。正确。 但是代码中有一个问题,处理i的范围应该是i*i <=n,而不是i <= sqrt(n),因为在循环中,i是int类型,sqrt(n)可能不是整数,所以更安全的写法是i*i <=n。比如,原来的循环条件可能应该改为i*i <=n,这样在i增加的时候,可以正确覆盖到所有可能的因数。 所以,修改后的循环条件应该是: for (int i = 3; i * i <= n; i += 2) { 这样可以避免浮点数运算带来的误差,比如当n是平方数的时候,比如25,i循环到5的时候,i*i等于25,满足条件,可以继续处理。 这样代码更可靠。另外,需要考虑输入为1的情况,这时候应该处理,因为1不是质数也没有质因数。所以在函数开始时,应该处理n<2的情况,比如n=1,输出提示。 那现在,编写一个完整的Java方法,包括测试案例。比如,在main函数中调用这个方法,测试不同的输入,如12、15、7、1等。 然后,用户可能希望得到一个标准的模板代码,能够直接复制使用。所以,需要将代码整理规范,添加必要的注释,处理边界情况。 另外,可能需要注意重复的质因数,比如像8=2×2×2的情况,代码应该正确处理。而当前的循环结构在处理i=2的时候,会一直除以2直到无法整除,所以可以正确收集多个相同的质因数。 总结起来,分解质因数的步骤是: 1. 处理特殊情况(n < 2)。 2. 处理偶数因子,将所有2的因数提取出来。 3. 处理奇数因子,从3开始,每次加2,直到i*i >n。 4. 如果剩下的n大于1,则它本身是一个质因数。 5. 将收集到的质因数按格式输出。 现在,将这些步骤转化为Java代码,并确保正确性。同时,可能需要参考用户提供的引用中的代码,比如引用[1]中的fun函数,其中使用了Math.sqrt(num)来寻找因数,这可能对优化循环条件有帮助。 另外,用户的问题中提到的是分解质因数,而引用中的代码是寻找最接近的两个因数,比如在题目中寻找num+1和num+2的两个因数,这可能在分解质因数的时候可以借鉴其中的循环方式。例如,在fun函数中,从sqrt(num)开始向下遍历,寻找因数。但分解质因数通常是从小到大的质数开始试除,所以可能需要不同的方法。 总之,用户需要的Java代码应该能够正确分解给定的整数为质因数乘积,并输出结果。现在,将上述思路整理成代码,并测试其正确性。</think>### Java实现分解质因数的算法模板 #### 算法思路 1. **质因数分解**:将正整数分解质因数乘积形式,例如$12=2^2×3$ 2. **试除法**:从最小质数2开始,逐个试除直至无法整除,然后递增到下一个可能的质因数 3. **优化范围**:只需遍历到$\sqrt{n}$即可完成分解,剩余未分解数若大于1则为最后一个质因数 #### 代码实现 ```java public class PrimeFactorization { public static void primeFactors(int n) { if (n < 2) { System.out.println(n + " 没有质因数"); return; } StringBuilder result = new StringBuilder(n + " = "); // 处理因子2 while (n % 2 == 0) { result.append(2).append(" × "); n /= 2; } // 处理奇数因子 for (int i = 3; i * i <= n; i += 2) { while (n % i == 0) { result.append(i).append(" × "); n /= i; } } // 处理剩余质数 if (n > 2) { result.append(n).append(" × "); } // 删除末尾多余的" × " if (result.indexOf(" × ") != -1) { result.delete(result.length() - 3, result.length()); } System.out.println(result); } public static void main(String[] args) { primeFactors(12); // 输出:12 = 2 × 2 × 3 primeFactors(315); // 输出:315 = 3 × 3 × 5 × 7 primeFactors(7); // 输出:7 = 7 primeFactors(1); // 输出:1 没有质因数 } } ``` #### 代码说明 1. **边界处理**:对$n<2$的情况直接返回 2. **因子提取**:先处理2的因子,再遍历奇数因子 3. **结果优化**:使用`StringBuilder`构建结果字符串,避免字符串拼接性能问题 4. **数学依据**:若$n$有大于$\sqrt{n}$的质因子,则只可能有一个且必为质数[^1] #### 性能分析 - **时间复杂度**:$O(\sqrt{n})$,最坏情况为质数时需遍历到$\sqrt{n}$ - **空间复杂度**:$O(1)$,仅使用固定大小的临时变量 相关问题
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