数素数(http://acm.tongji.edu.cn/showproblem.php?problem_id=1010)
Problem
素数是的只能被1和它本身整除的自然数。判断一个数是素数的方法是使用2到该数的平方根的素数除它,若有能整除的则该数不是素数。
其实是个简单问题,但对于给出的数据范围(0<M<N<1000000),总是迫使我寻找更快更省的方法。
一开始我就想找到一种数学方法,如果找到了当然是最快最省的,但是,还没找到,于是只好用笨的方法。
1、用素数的定义
素数是的只能被1和它本身整除的自然数。那就从2到sqrt(n)进行试除,如果有一个数能整除n,那n就不是素数,否则n就是素数。
如果不仔细想,会认为这样做已经是非常快了,其实做了很多多余的工作,以下简单分析:首先从奇偶性上看,所有的素数中只有2是偶数,也就是说几乎所有素数都是奇数,而在试除的过程中,我们还用4,6,8之类的偶数去试除,真是愚蠢到家了。同样的道理,如果3不能整除的,那所有的3的倍数也不能整除,那也不必用6,9,12去试除了。
稍微进行改进的方法是,建立素数表,于是判断一个数n是否是素数就可以用2到sqrt(n)间的素数去除n,如果有一个素数能整除n,那n就不是素数,否则n就是素数。
我说‘稍微’改进,实际上对于基于‘试除’的求素数方法,已经是达到了极致,同时对于n比较大的数,进行试除次数也会大大降低。以下数据可以说明问题:
n= sqrt(n)= 直接试除次数 基于素数表试除次数
10000 100 98 25
50000 223 221 49
100000 316 314 67
500000 707 705 128
1000000 1000 998 168
代码:
#include<stdio.h>
#include<math.h>
int primes[168]=
{
2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47,53,59,61,67,71,73,79,83,89,97,101,103,
107,109,113,127,131,137,139,149,151,157,163,167,173,179,181,191,193,197,199,211,
223,227,229,233,239,241,251,257,263,269,271,277,281,283,293,307,311,313,317,331,
337,347,349,353,359,367,373,379,383,389,397,401,409,419,421,431,433,439,443,449,
457,461,463,467,479,487,491,499,503,509,521,523,541,547,557,563,569,571,577,587,
593,599,601,607,613,617,619,631,641,643,647,653,659,661,673,677,683,691,701,709,
719,727,733,739,743,751,757,761,769,773,787,797,809,811,821,823,827,829,839,853,
857,859,863,877,881,883,887,907,911,919,929,937,941,947,953,967,971,977,983,991,
997};
int main()
{
int m,n,i,j,t,count;
while(scanf("%d%d",&m,&n)!=EOF)
{
count=0;
if(m<3)
{
count=1;
m=3;
}
else
{
if(m%2==0)
m++;
}
for(i=m;i<=n;i+=2)
{
t=(int)sqrt(i);
for(j=0;j<168&&primes[j]<=t;++j)
if(i%primes[j]==0)
{
--count;
break;
}
++count;
}
printf("%d\n",count);
}
return 0;
}
2、用筛法
筛法描述是这样的:从自然数中(1除外)选一个最小的数,你可以大胆宣布它是素数,然后把剩下的所有自然数中是它的倍数的数全部去掉(筛去),接下来从剩下的数中再选一个最小的数重复上面的工作,这样就能求得所有的素数。
这个算法最大的弱点是需要比较大的存储空间,而时间复杂性上是比较优的,首先它只做加减法,不用试除,同时设所求范围是(2,n),那它的复杂度是O(n),线性复杂度。
在设计算法的时候,首先要设一个筛子v[i],筛子初始为0,如果v[i]==1则表示i不是素数。由于筛子只取0和1,所以可以用一个bit存储。
再进一步优化(目的是使存储空间减少),对于偶数的情况不再考虑,筛子中只对奇数进行筛选。
代码:
#include<stdio.h>
#define getmap(x) (bitmap[(x-2)>>4]&bit1[(x/2-1)&7])
#define setmap(x) bitmap[(x-2)>>4]|=bit1[(x/2-1)&7]
unsigned char bit1[8]={128,64,32,16,8,4,2,1};
unsigned char bitmap[62500]={0};
int main()
{
int i,j,m,n,count;
for(i=3;i<=1000000;i+=2)
{
if(!getmap(i))
{
for(j=i+i+i;j<=1000000;j+=(i+i))
setmap(j);
}
}
while(scanf("%d%d",&m,&n)!=EOF)
{
count=0;
if(m<3)
{
count=1;
m=3;
}
else if(!(m&1))
m++;
if(!(n&1))
n--;
for(;m<=n;m+=2)
if(!getmap(m))
++count;
printf("%d\n",count);
}
return 0;
}
正文
[TOJ]1010数素数2006-04-25 13:04:00
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