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数学知识:质数(质数的判定、分解质因数、筛质数)

热度:94   发布时间:2023-12-13 07:40:20.0

质数

在大于1的整数中,如果只包含1和她本身这两个约数,那么这个整数被称为质数。

866. 试除法判定质数

给定n个正整数ai,判定每个数是否是质数。

输入格式
第一行包含整数n。
接下来n行,每行包含一个正整数ai。

输出格式
共n行,其中第 i 行输出第 i 个正整数ai是否为质数,是则输出“Yes”,否则输出“No”。

数据范围
1≤n≤100,
1≤ai≤2?109
输入样例:
2
2
6
输出样例:
Yes
No

试除法的优化:
由于某个数的约数是成对出现的,当枚举时,可以枚举一对约数中较小的,这样可以降低时间复杂度,为了使运行的时间更短,可以将 i <= sqrt(n) 或 i * i <= n 改为 i <= n / i.

Code:

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;bool is_prime(int n)
{
    if(n < 2) return false;for(int i = 2;  i <= n / i; i ++){
    if(n % i == 0)  return false;}return true;
}int main()
{
    int n;cin >> n;while(n --){
    int x;cin >> x;if(is_prime(x))  cout << "Yes" << endl;else cout << "No" << endl;}return 0;
}

867. 分解质因数

给定n个正整数ai,将每个数分解质因数,并按照质因数从小到大的顺序输出每个质因数的底数和指数。

输入格式
第一行包含整数n。
接下来n行,每行包含一个正整数ai。

输出格式
对于每个正整数ai,按照从小到大的顺序输出其分解质因数后,每个质因数的底数和指数,每个底数和指数占一行。
每个正整数的质因数全部输出完毕后,输出一个空行。

数据范围
1≤n≤100,
1≤ai≤2?109
输入样例:
2
6
8
输出样例:
2 1
3 1

2 3

分解质因数优化难点:
如何保证枚举的 i 是质数?当枚举到 i,意味着2~(i - 1)的所有质因子已经处理完毕,即 i中不包含2~(i - 1)的质因子,则 i 一定是质数。n 中最多只包含一个大于sqrt(n)的质因子,在循环结束判断n的值是否大于1,若满足就输出。

Code:

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;void divide(int n)
{
    for(int i = 2; i <= n / i; i ++){
    if(n % i == 0){
    int s = 0;while(n % i == 0){
    n /= i;s ++;}cout << i << ' ' << s << endl;}}if(n > 1)  cout << n << ' ' << 1 << endl;puts("");
}int main()
{
    int n;cin >> n;while(n --){
    int x;cin >> x;divide(x);}return 0;
}

868. 筛质数

给定一个正整数n,请你求出1~n中质数的个数。

输入格式
共一行,包含整数n。

输出格式
共一行,包含一个整数,表示1~n中质数的个数。

数据范围
1≤n≤106
输入样例:
8
输出样例:
4

Code:

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;const int N = 1000010;
int n, cnt, primes[N];
bool st[N];//埃式筛法
void get_primes1(int n)
{
    for(int i = 2; i <= n; i ++){
    if(!st[i]) {
    primes[cnt ++] = i;for(int j = i + i; j <= n; j += i)st[j] = true;//质数的倍数是合数,且所有的合数都可以由质数的倍数求得 }}
}//线性筛法(所有合数x只会被它最小质因子pj删除,且在i=x/pj处筛掉)
void get_primes2(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;//primes[j]一定是i*primes[j]的最小质因子,则pj ≤ i的最小质因子}}
}int main()
{
    cin >> n;get_primes1(n);cout << cnt << endl;return 0;
}
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