质数

目录

试除法判定质数

分解质因数

筛质数

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试除法判定质数

题目如下：

质数的定义：在大于1的自然数中，除了1和它本身以外不再有其他因数

暴力的做法

bool is_prime(int n){
    if(n < 2) return false; //2是最小的质数，如果n小于2，那n肯定就不是质数
    for(int i = 2;i < n;i ++){ //这个很好理解，从最小的质数2开始枚举到n - 1
        if(n % i == 0){ //如果可以被i整除，说明这个数不是质数
            return false; //返回不是
        }
    }
    return true; //返回是
}

优化版 时间复杂度：

bool is_prime(int n){
    if(n < 2) return false;
    for(int i = 2;i <= n / i;i ++){ //优化内容
        if(n % i == 0){
            return false;
        }
    }
    return true;
}

使用sqrt(n) 函数的重复调用消耗时间，使用 i*i

解题代码

#include 
#include 

using namespace std;

bool is_prime(int x)
{
    if (x < 2) return false;
    for (int i = 2; i <= x / i; i ++ )
        if (x % i == 0)
            return false;
    return true;
}

int main()
{
    int n;
    cin >> n;

    while (n -- )
    {
        int x;
        cin >> x;
        if (is_prime(x)) puts("Yes");
        else puts("No");
    }

    return 0;
}

分解质因数

题目如下：

定义：把一个合数分解成若干个质因数的乘积的形式，即求质因数的过程叫做分解质因数。

根据算术基本定理，不考虑排列顺序的情况下，每个正整数都能够以唯一的方式表示成它的质因数的乘积。
n=p1^a1 * p2^a2 *p3^a3.....pn^an
比如一个数16 在分解时先找到2这个质因子，然后由于16/2后还可以/2，所以会在2这个质因子上产生次方
不优化版本：从2~n 找到能整除的因子然后算次方
提前不满意这个不优化版本
这里有个性质：n中最多只含有一个大于sqrt(n)的因子。证明通过反证法：如果有两个大于sqrt(n)的因子，那么相乘会大于n，矛盾。证毕
于是我们发现最多只有一个大于sqrt(n)的因子，对其进行优化。先考虑比sqrt(n)小的，代码和质数的判定类似
最后如果n还是>1，说明这就是大于sqrt(n)的唯一质因子，输出即可。

解题代码

#include 
#include 

using namespace std;

void divide(int x)
{
    for (int i = 2; i <= x / i; i ++ )
        if (x % i == 0)
        {
            int s = 0;
            while (x % i == 0) x /= i, s ++ ;
            cout << i << ' ' << s << endl;
        }
    if (x > 1) cout << x << ' ' << 1 << endl;
    cout << endl;
}

int main()
{
    int n;
    cin >> n;
    while (n -- )
    {
        int x;
        cin >> x;
        divide(x);
    }

    return 0;
}

算法板子：

void divide(int x)
{
    for (int i = 2; i <= x / i; i ++ )
        if (x % i == 0)
        {
            int s = 0;
            while (x % i == 0) x /= i, s ++ ;
            cout << i << ' ' << s << endl;
        }
    if (x > 1) cout << x << ' ' << 1 << endl;
    cout << endl;
}

 

筛质数

题目如下：

朴素筛法

#include 
#include 

using namespace std;

const int N= 1000010;

int primes[N], cnt;
bool st[N];

void get_primes(int n)
{
    for (int i = 2; i <= n; i ++ )
    {
        if (st[i]) continue;
        primes[cnt ++ ] = i;
        for (int j = i + i; j <= n; j += i)
            st[j] = true;
    }
}

int main()
{
    int n;
    cin >> n;

    get_primes(n);

    cout << cnt << endl;

    return 0;
}

线性筛法

#include 
#include 

using namespace std;

const int N= 1000010;

int primes[N], cnt;
bool st[N];

void get_primes(int n)
{
    for (int i = 2; i <= n; i ++ )
    {
        if (!st[i]) primes[cnt ++ ] = i;
        for (int j = 0; primes[j] <= n / i; j ++ )
        {
            st[primes[j] * i] = true;
            if (i % primes[j] == 0) break;
        }
    }
}

int main()
{
    int n;
    cin >> n;

    get_primes(n);

    cout << cnt << endl;

    return 0;
}