PAT 1007 素数对猜想 C++(解决最后一测试点超时)

本文介绍了一种计算不超过给定正整数N的满足素数对猜想的素数对数量的方法。通过有效的素数筛选算法,确保了在大规模数据处理时的效率。

让我们定义d​n​​为:d​n​​=p​n+1​​−p​n​​,其中p​i​​是第i个素数。显然有d​1​​=1,且对于n>1有d​n​​是偶数。“素数对猜想”认为“存在无穷多对相邻且差为2的素数”。

现给定任意正整数N(<10​5​​),请计算不超过N的满足猜想的素数对的个数。

输入格式:

输入在一行给出正整数N

输出格式:

在一行中输出不超过N的满足猜想的素数对的个数。

输入样例:

20

输出样例:

4

本题思路为先将全部素数求出,再将相邻相差2的素数对的数目求出

本题关键点为求素数时,不必从2到n-1去搜寻,只需2到sqrt(n)即可,否则最后一测试点会超时

代码如下:

#include <iostream>
using namespace std;
#include <math.h>
#define N 100000


int main()
{
	int i, j, k = 0;
	int q = 0;
	int n;
	int number = 0;
	int flag = 1;
	int A[N], B[N];
	cin >> n;
	for (i = 3; i <= n; i++)
	{
		A[k++] = i;
	}
	for (i = 0; i<k; i++)
	{
		for (j = 2; j<=sqrt(A[i]); j++)
		{
			if (A[i] % j == 0) { flag = 0; break; }
		}
		if (flag == 1) B[q++] = A[i];
		flag = 1;
	}
    for (i = 0; i<q-1; i++)
	{
		if (B[i + 1] - B[i] == 2)
		{
			number++;
		}
	}
	cout << number;
	return 0;
}

 

### 性感素数的概念及其在PAT中的应用 性感素数是指对相差为6的素数。例如,(5, 11),(7, 13) 和 (11, 17) 都是性感素数对[^3]。这类问题通常涉及素数判定以及特定间隔条件下的筛选逻辑。 #### 素数判定方法 为了高效解决此类问题,可以采用试除法来判断个数是否为素数。具体来说,如果个整数 \( n \) 不被小于等于 \( \sqrt{n} \) 的任何质数整除,则该数为素数[^4]。以下是基于此原理的个 Python 实现: ```python def is_prime(n): if n <= 1: return False if n <= 3: return True if n % 2 == 0 or n % 3 == 0: return False i = 5 while i * i <= n: if n % i == 0 or n % (i + 2) == 0: return False i += 6 return True ``` #### 寻找性感素数对的方法 通过遍历定范围内的自然数并利用上述 `is_prime` 函数,我们可以找到所有的性感素数对。假设我们需要找出区间 `[m, n]` 中的所有性感素数对,可以通过如下伪代码描述其过程: ```python def find_sexy_primes(m, n): sexy_pairs = [] for p in range(max(2, m), n - 6 + 1): # 确保p+6也在范围内 if is_prime(p) and is_prime(p + 6): sexy_pairs.append((p, p + 6)) return sexy_pairs ``` 以上函数会返回所有满足条件的 `(p, p+6)` 对作为结果列表的部分[^5]。 #### 输出格式化处理 当输出这些性感素数对时,可以根据题目需求调整每行显示的数量或者加入额外的信息标记。比如按照固定列宽打印多个数值组合在起的情况: ```python pairs = find_sexy_primes(M, N) for idx, pair in enumerate(pairs, start=1): print(f"{pair}", end="\n" if idx % 10 == 0 else " ") print() # 结束最后行可能未换行的状态 ``` 这种形式能够帮助我们更清晰地观察到数据分布情况,并且便于后续进步分析或验证正确性。
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