欧拉函数euler

特整理欧拉函数的一些介绍,以便于一些知识的梳理,不做证明,只是知道如何利用即可。有时间再补充。
参考欧拉函数求法与应用
欧拉函数:小于n的正整数中与n互质的数的个数, φ(1)=1
通式: φ(n)=n(11p1)(11p2)(11p3)(11pn) , 其中 p1p2,,pn 为n的所有质因数,n是不为0的整数。(从一个正数的幂分解来理解, n=p1q1p2q2pnqn .)
性质:
若n是质数p的k次幂, φ(n)=pkpk1=(p1)pk1
若n为素数,则 φ(n)=n1
若n为奇数,则 φ(2n)=φ(n)
欧拉函数是积性函数:若m和n互质, φ(mn)=φ(m)φ(n) 。(即若 m,n)=1 φ(mn)=φ(m)φ(n)
除了 n=2 φ(n) 都是偶数。
欧拉公式的延伸:一个数的所有质因子之和是 φ(n)n/2

//直接求解欧拉函数
int euler(int n){ //返回euler(n)
     int res=n,a=n;
     for(int i=2;i*i<=a;i++){
         if(a%i==0){
             res=res/i*(i-1);//先进行除法是为了防止中间数据的溢出 
             while(a%i==0) a/=i;
         }
     }
     if(a>1) res=res/a*(a-1);
     return res;
}

//筛选法打欧拉函数表
#define Max 1000001
int euler[Max];
void Init(){
     euler[1]=1;
     for(int i=2;i<Max;i++)
       euler[i]=i;
     for(int i=2;i<Max;i++)
        if(euler[i]==i)
           for(int j=i;j<Max;j+=i)
              euler[j]=euler[j]/i*(i-1);//先进行除法是为了防止中间数据的溢出
}

再补充一个费马小定理,参考费马小定理——从素数判定到RSA公钥加密体制
设p为质数,则对于每个与p互质的整数a, ap1 被p除的余数为1,即 ap1  1(mod p) . “ a  b(mod c) ”为同余符号,这是高斯发明的,表示a和b除以c得到相同的余数。我们以前学过的从2到 n 的试除法是指数级的(这里的复杂度要按照n的二进制形式位数N来算,由于 n=2N ,所以 n 可认为 2N 。2002年,三维印度数学家找到了素数判定的多项式算法,复杂度为 O((log n)6) ,说明素数判定是一个比较容易的问题。
根据费马小定理的逆否命题,如果 ap1 mod p<>1 ,则p一定是合数。

<think>好的,用户想查找关于欧拉函数在C++中的实现或用法,特别是询问“Euler function implementation in C++”或者“how to use Euler function in C++”。我需要先明确用户所说的欧拉函数具体指的是哪一个,因为数学中有多个以欧拉命名的函数,比如欧拉φ函数(Euler's totient function)和欧拉数(Euler numbers),但通常提到欧拉函数时,更多是指欧拉φ函数,用于计算小于n且与n互质的正整数的个数。 首先,用户可能需要的是欧拉φ函数的实现方法。在C++中,实现这个函数需要考虑效率和正确性。常见的实现方式包括直接计算、使用质因数分解或者预先计算素数表来优化。需要检查用户提供的引用内容是否有相关内容。但根据提供的引用[1],里面提到了C++11和C++14中constexpr函数的用法,这可能与编译时计算欧拉函数有关,比如使用constexpr在编译时生成结果,提升运行效率。而引用[2]和[3]似乎与数论或机器人相关,可能不直接相关。 接下来,我需要确认用户的应用场景。可能用户是在进行密码学相关的工作,比如RSA算法中需要用到欧拉函数,或者是在解决数论问题。因此,回答中需要涵盖基本的实现方法,可能的优化策略,以及应用场景。 然后,考虑用户可能的疑问点:如何高效计算欧拉函数?如何处理大数的情况?有没有现成的库或函数可以使用?或者如何在C++中利用模板或constexpr进行编译时计算? 根据引用[1],constexpr在C++14中可以用于更复杂的函数,包括条件语句和循环,这可能允许在编译时计算欧拉函数的值,这对性能敏感的应用是有帮助的。因此,在回答中可以提供一个使用constexpr实现的示例,同时说明其限制,比如递归深度或编译时间的问题。 此外,用户可能需要了解欧拉函数的基本实现,所以需要提供一个标准的实现方法,例如基于质因数分解的步骤。这里需要确保代码的正确性,比如正确遍历可能的因数,并应用欧拉函数的乘积公式。 还需要注意用户提到的“用法”,即如何在C++程序中使用这个函数,可能需要示例代码,并解释输入输出的情况。 最后,生成相关问题时要围绕欧拉函数的实现细节、优化方法、应用场景以及与其他函数的关系等方面,帮助用户进一步探索。</think>关于欧拉函数Euler's totient function)在C++中的实现,以下是分步骤说明: ### 1. 欧拉函数定义 欧拉函数$\phi(n)$表示小于$n$且与$n$互质的正整数个数。例如: $$\phi(6) = 2 \quad (\text{因1,5满足条件})$$ ### 2. 基于质因数分解的实现 ```cpp #include <iostream> using namespace std; int euler_phi(int n) { int result = n; for(int p = 2; p * p <= n; ++p) { if(n % p == 0) { while(n % p == 0) n /= p; result -= result / p; } } if(n > 1) result -= result / n; return result; } int main() { cout << euler_phi(12); // 输出4(1,5,7,11) return 0; } ``` 该算法时间复杂度为$O(\sqrt{n})$,基于质因数分解后应用公式: $$\phi(n) = n \prod_{p|n}\left(1 - \frac{1}{p}\right)$$ ### 3. 使用C++14 constexpr优化 引用[1]提到的C++14特性可实现编译时计算: ```cpp constexpr int euler_phi_constexpr(int n) { int result = n; for(int p = 2; p * p <= n; ++p) { if(n % p == 0) { while(n % p == 0) n /= p; result -= result / p; } } if(n > 1) result -= result / n; return result; } static_assert(euler_phi_constexpr(12) == 4, ""); ``` ### 4. 预计算筛法优化 对于需要多次查询的情况,可用埃拉托斯特尼筛法预处理: ```cpp vector<int> phi_sieve(int max_n) { vector<int> phi(max_n + 1); for(int i = 0; i <= max_n; ++i) phi[i] = i; for(int p = 2; p <= max_n; ++p) if(phi[p] == p) // p是质数 for(int k = p; k <= max_n; k += p) phi[k] -= phi[k] / p; return phi; } ```
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