關於素數判斷演算法優化方法的討論

2021-06-26 06:52:51 字數 1444 閱讀 6981

今天看見乙個求給定範圍內素數個數的程式設計題目,覺得還是有些小玄機的,特此分享一下。

所有有關素數的問題首先都會涉及到乙個問題,就是判斷乙個數是不是素數,判斷乙個數是不是素數方法很簡單,根據素數的定義(素數是只能被1和它自身整除的大於1的自然數)可以很容易寫出程式出來,但是用一些小技巧的話可以將程式更加優化,提高演算法的時間效率。

素數中唯一的一位偶數就是2,其餘都是奇數,但也不是所有奇數都是素數,必須是只能被1和本身整除的奇數。自然而然我們會想到先特殊考慮當待測數等於2的時候,當待測數大於2的時候就從2到待測數本身遍歷一遍,如果不存在能整除待測數的數,那麼這個待測數就是素數。

那麼就會出現兩個問題。

第乙個問題就是,從2開始的話,會遍歷很多的偶數,但是偶數根本不需要遍歷,因為大於2的偶數不可能是素數,冗餘的遍歷增加了演算法時間複雜度;

第二個問題就是,從2一直遍歷到待測數本身也是沒必要的,我們可以縮小遍歷範圍。由數學中我們知道,如果乙個數n有兩個因數j和k,比如8=2*4,2和4就是8的兩個因數,假設j大於根號n,k也大於根號n,那麼可以得到j*k>根號n*根號n>n,所以如果n能表達成j*k,那麼j和k必然有乙個是小於根號n的,當我們遍歷2到根號n的時候只要發現待測數存在乙個不等於1和它本身的因數,那麼就可以斷定待測數不是素數,不存在小於根號n的因數的話也可以斷定待測數就是素數,所以我們可以縮小遍歷範圍,從2到根號n,從而提高演算法時間效率。

第二個問題是一定要解決的,第二個問題不解決的**是這樣的:

#include "stdafx.h"

#include "math.h"

//#include int _tmain(int argc, _tchar* argv)

if(s!=1)

printf_s("%d是乙個素數!\n",t);

} else printf_s("輸入的數不是素數!\n");

s=0;

//end=clock();

//printf_s("時間為%f\n",(end-start));

}while(1);

return 0;

}

可以發現**判斷語句較為簡潔,但是沒有解決第乙個問題,同時解決掉兩個問題的**如下:

#include "stdafx.h"

#include "math.h"

int _tmain(int argc, _tchar* argv)

} if(s!=1) printf_s("%d是乙個素數!\n",t);

} else printf_s("輸入的數不是素數!\n");

s=0;

}while(1);

return 0;

}

這種方法判斷語句雖然複雜了一點,但是從原理上講是最優化的,各種演算法空間複雜度差不多,我們可以通過計算程式執行的時間來判斷演算法時間效率,只是需要高精度的統計時間,這裡不贅述,有興趣可以補充這一議題。

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