B题 素数(筛法求素数)

本文介绍了一个基于素数猜数的游戏实现,通过筛选法预先计算2000以内的所有素数,并使用C++实现了一个程序,该程序能够快速找出给定整数附近的素数。

素数

时间限制:3000 ms  |  内存限制:65535 KB
难度:1
描述

走进世博园某信息通信馆,参观者将获得前所未有的尖端互动体验,一场充满创想和喜悦的信息通信互动体验秀将以全新形式呈现,从观众踏入展馆的第一步起,就将与手持终端密不可分,人类未来梦想的惊喜从参观者的掌上展开。

在等候区的梦想花园中,参观者便开始了他们奇妙的体验之旅,等待中的游客可利用手机等终端参与互动小游戏,与梦想剧场内的虚拟人物Kr. Kong 进行猜数比赛。当屏幕出现一个整数X时,若你能比Kr. Kong更快的发出最接近它的素数答案,你将会获得一个意想不到的礼物。

例如:当屏幕出现22时,你的回答应是23;当屏幕出现8时,你的回答应是7;若X本身是素数,则回答X;若最接近X的素数有两个时,则回答大于它的素数。

 

输入
第一行:N 要竞猜的整数个数
接下来有N行,每行有一个正整数X
1<=N<=5 1<=X<=1000
输出
输出有N行,每行是对应X的最接近它的素数
样例输入
4
22
5
18
8
样例输出
23
5
19
7
解题思路:筛法求2000之内的素数,左右找。
代码:
#include<bits/stdc++.h>
#define inf 0x3f3f3f3f
using namespace std;
int a[2000]= {0};
int primer()//筛法求素数
{
    int i,j;
    a[0]=1;
    a[1]=1;
    for(i=2; i*i<2000; i++)
        for(j=i+i; j<2000; j++)
        {
            if(j%i==0)
                a[j]=1;

        }
}
int main()
{
   int num;
   primer();
   scanf("%d",&num);
   while(num--)
   {
       int n,l=0,r=0,ln=0,rn=0,i;
       scanf("%d",&n);
       if(a[n]==0)
       {
           printf("%d\n",n);
       }
       else if(n==1||n==0)
           printf("2\n");
       else
       {
           for(i=n;i>=0;i--)
           {
               if(a[i]==0)
               {
                  l=n-i;
                  ln=i;
                  break;
               }
           }
           for(i=n;;i++)
           {
               if(a[i]==0)
               {
                   r=i-n;
                   rn=i;
                   break;
               }
           }
           //cout<<ln<<" "<<rn<<endl;
           if(l<r)
             printf("%d\n",ln);
           else
             printf("%d\n",rn);
       }

   }
}

<think>好的,我需要回答关于欧拉筛法素数的问。首先,我得回忆一下欧拉筛法的基本原理和步骤。欧拉筛法,也称为线性筛法,是一种高效的生成素数的算法,时间复杂度为O(n)。它的核心思想是确保每个合数只被其最小的质因数筛掉,这样每个合数只会被标记一次,从而避免了重复操作。 根据用户提供的引用资料,欧拉筛法通过遍历每个数,并用已找到的素数去标记其倍数为合数。这里的关键在于,当当前数能被某个素数整除时,就停止继续标记更大的素数倍数,这样可以保证每个合数只被最小的质因数筛掉。例如,当处理到数字4时,已经用素数2筛掉了4,之后不再用更大的素数(比如3)去筛掉12,因为12会在处理6的时候被2筛掉。 接下来,我需要将这些步骤转化为中文解释,并确保所有数学表达式使用正确的LaTeX格式。例如,当提到素数素数得到合数时,应该写成$p \times q$,而筛法的过程可以用类似$i \times prime[j]$的形式表达。 同时,我需要检查用户提供的代码示例是否符合欧拉筛法的实现。代码中使用了数组`a`来标记合数,数组`prime`存储素数,当`i`是素数时(即`a[i] != 1`),将其加入素数列表。然后,对于每个`i`,无论是否为素数,都遍历已有的素数列表,标记`i * prime[j]`为合数,并在`i % prime[j] == 0`时跳出循环,避免重复标记。 在编写回答时,需要分步骤说明算法流程,确保每个步骤清晰易懂。例如,初始化标记数组,遍历每个数,判断是否为素数,标记倍数等步骤。此外,正确性证明和复杂度分析也是必要的部分,需要引用用户提供的资料中提到的时间复杂度为线性,并解释原因。 最后,生成相关问时要围绕欧拉筛法的核心概念、实现细节、优化方法以及应用场景展开,确保问具有针对性和延伸性,帮助用户深入理解。例如,可以询问为什么欧拉筛法能保证线性复杂度,或者如何处理大数范围内的素数筛选。 整个过程中,要确保行内数学表达式使用$...$格式,独立公式如时间复杂度使用$$...$$,并且引用资料中的内容在适当的位置添加引用标识,如[^1][^2][^3][^4]。同时,保持语言简洁明了,结构清晰,符合用户的要。</think>### 欧拉筛法素数详解 欧拉筛法(又称线性筛法)是一种高效的素数筛选算法,时间复杂度为$O(n)$。其核心思想是通过 **最小质因数** 标记合数,确保每个合数仅被标记一次。 #### 算法流程 1. **初始化** 创建两个数组: - `a[]`标记是否为合数(初始值为0,标记后为1) - `prime[]`存储已发现的素数 示例代码片段: ```c int a[MAXN] = {0}; // 合数标记数组 int prime[MAXN]; // 存储素数 int num = 0; // 素数计数 ``` 2. **遍历数字** 对每个数$i$(从2开始): - **判断素数**:若$a[i] = 0$,则$i$是素数,存入`prime[]` - **标记合数**:用已发现的素数$prime[j]$标记$i \times prime[j]$为合数 关键限制条件:当$i \bmod prime[j] = 0$时终止循环[^3] ```c for (int i = 2; i <= n; i++) { if (a[i] == 0) { prime[num++] = i; // 记录素数 } for (int j = 0; j < num && i * prime[j] <= n; j++) { a[i * prime[j]] = 1; // 标记合数 if (i % prime[j] == 0) break; // 终止条件 } } ``` #### 正确性证明 - **唯一标记**:每个合数$N$被其 **最小质因数** 标记。 设$N = p \times q$($p$为最小质因数),当遍历到$q$时,会通过$p$标记$N$ - **终止条件**:若$i \bmod prime[j] = 0$,说明后续更大的素数$prime[k]$($k > j$)与$i$相乘时,最小质因数应为$prime[j]$而非$prime[k]$,故终止循环避免重复标记[^4] #### 复杂度分析 - **线性时间复杂度**:每个合数仅被标记一次,总操作次数为$O(n)$ 对比埃氏筛法的$O(n \log \log n)$,效率显著提升 ---
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