试编写一个程序,找出2->N之间的所有质数。
希望用尽可能快的方法实现。
【问题分析】:
这个问题可以有两种解法:一种是用“筛子法”,另一种是从2->N检查,找出质数。
先来简单介绍一下“筛法”,求2~20的质数,它的做法是先把2~20这些数一字排开:
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
先取出数组中最小的数,是2,则判断2是质数,把后面2的倍数全部删掉。
2 |
3 5 7 9 11 13 15 17 19
接下来的最小数是3,取出,再删掉3的倍数
2 3 | 5 7 11 13 17 19
一直这样下去,直到结束。
筛法求质数的问题时,非质数的数据有很多是重复的。
例如,如果有一个数3×7×17×23,那么在删除3的倍数时会删到它,删7、17、23时同样也会删到它。
有一种“线性筛法”,可以安排删除的次序,使得每一个非质数都只被删除一次。
从而提高效率。
因为“筛法”不是我要介绍的重点,所以就不介绍了。
现在我来介绍第二种方法。
用这种方法,最先想到的就是让从2~N逐一检查。
如果是就显示出来,如果不是,就检查下一个。
这是正确的做法,但效率却不高。
当然,2是质数,那么2的倍数就不是质数,如果令i从2到N,就很冤枉地测试了4、6、8……这些数?所以第一点改建就是只测试2与所有的奇数就足够了。
同理,3是质数,但6、9、12……这些3的倍数却不是,因此,如果能够把2与3的倍数跳过去而不测试,任意连续的6个数中,就只会测试2个而已。
以6n,6n+1,6n+2,6n+3,6n+4,6n+5为例,6n,6n+2,6n+4是偶数,又6n+3是3的倍数,所以如果2与3的倍数都不理会,只要测试的数就只留下6n+1和6n+5而已了,因而工作量只是前面想法的2/6=1/3,应该用这个方法编程。
还有个问题,就是如果判断一个数i是否为素数。
按素数的定义,也就是只有1与本身可以整除,所以可以用2~i-1去除i,如果都除不尽,i就是素数。
观点对,但却与上一点一样的笨拙。
当i>2时,有哪一个数可以被i-1除尽的?没有,为什么?如果i不是质数,那么i=a×b,此地a与b既不是i又不是1;正因为a>1,a至少为2,因此b最多也是i/2而已,去除i的数用不着是2~i-1,而用2~i/2就可以了。
不但如此,因为i=a×b,a与b不能大于sqrt(i),为什么呢?如果a>sqrt(i),b>sqrt(i),于是a×b>sqrt(i)*sqrt(i)=i,因此就都不能整除i了。
如果i不是质数,它的因子最大就是sqrt(i);换言之,用2~sqrt(i)去检验就行了。
但是,用2~sqrt(i)去检验也是浪费。
就像前面一样,2除不尽,2的倍数也除不尽;同理,3除不尽,3的倍数也除不尽……最理想的方法就是用质数去除i。
但问题是这些素数从何而来?这比较简单,可以准备一个数组prime[],用来存放找到的素数,一开始它里面有2、3、5。
检查的时候,就用prime[]中小于sqrt(i)的数去除i即可,如果都除不尽,i就是素数,把它放如prime[]中,因此prime[]中的素数会越来越多,直到满足个数为止!
不妨用这段说明来编写这个程序,但是程序设计的时候会有两个小问题:
1.如果只检查6n+1和6n+5?不难发现,它们的距离是4、2、4、2……所以,可以先定义一个变量gab=4,然后gab=6-gab;
2.比较是不能用sqrt(i),因为它不精确。
举个例子,i=121,在数学上,sqrt(i)自然是11,但计算机里的结果可能是10.9999999,于是去除的数就是2、3、5、7,而不含11,因此121就变成质数了。
解决这个问题的方法很简单,不要用开方,用平方即可。
例如,如果p*p<=i,则就用p去除i。
而且它的效率比开方高。
【程序清单】:
#include <stdio.h>
int creat_prime(int prime[],int n,int total)
{
register int i;
register int j;
register int gab=2;
register int count;
for(i=7;i<=n;i+=gab)
{
count=1;
gab=6-gab;
for(j=0;prime[j]*prime[j]<=i;j++)
{
if(i%prime[j]==0)
{
count=0;
break;
}
}
if(count)
{
prime[total]=i;
total++;
}
}
return total;
}
int main(void)
{
int prime[30000]={2,3,5};
int total=3;//找到素数的个数
int i;
int n=200000;//要查找的范围(>=6)
total=creat_prime(prime,n,total);
for(i=0;i<total;i++)
{
printf("%d ",prime[i]);
if(i && !(i%10))
putchar('\n');
}
putchar('\n');
}
如果你有VC++或其他C编译器,可以去运行一下。
你会发现,会有很多时间去输出。
我给个小提示,
假设你编译生成的可执行文件是prime.exe,目录在D:\
那你在命令行下进如D:\然后输入命令 prime >1.txt
这样就可以把结果保存到1.txt。
你会发现在int越界的前提下,它几乎都是瞬间完成的!
当然这段程序还是有可以改进的地方,如果你有更好的建议,请联系我。
redraiment@
#include "stdio.h"
#include "conio.h"
main()
{ int m,n,i,num;
int p[100];
long s;
s=2;
m=1;
n=1;
num=1;
p[1]=2 ;
for (;num<100;num++);
{for (i=1,m=2;;)
{m=p[i] ;
if (m>s/2) break;
else if(m*n<s) n++ ;
else if (m*n==s) s++ ;
else if(m*n>s)i++ ;
}
printf ("p%d=%ld",num,s);
s++;
}
getch();
}
自己写的,感觉没有问题
运行结果总是:
p100=2
郁闷~~~
求错
问题补充:
哦~~被wintc的提醒弄狂了~~
是这样的
我用p[i]是想表示第i个质数
貌似这样有问题??
请问还有救吗?
能不能实现类似的定义???
最佳答案
有救!有救!
你的思路挺好的,就是编程的时候思路不清晰,没有周全考虑。
这是改后的代码
#include "stdio.h"
#include "conio.h"
main()
{ int m,n,i,num;
int p[100];
long s;
s=2;
m=1;
n=1;
num=1;
p[1]=2 ;
for (;num<100;num++)/*这里的分号应该是你笔误吧O(∩_∩)O*/
{for (i=1,n=2;;) /*这里n=2而非m估计也是你笔误?*/
{m=p[i] ;
if (m>s/2) break;
else if(m*n<s) n++;
else if(m*n==s) {s++;i=1;n=2;}/*这里*/
else if(m*n>s) {i++;n=2;}/*和这里,仔细想一想,当尝试一个新的数字或尝试一个新的质数时,是不是要把计数变量初始化?*/
/*编程的时候不要想当然,要通盘考虑,每个变量是否都做了妥善的处理*/
}
p[num]=s;/*你要用质数表,怎么能不记录质数表呢^o^*/
printf ("p%d=%ld\n",num,s);
s++;
}
getch();
}
你的程序运用质数表这点很好,但是你的程序还没发挥到最高效率。
里边有一些无用的判断和赋值,而且没有利用mod运算,使程序既复杂又低效。
我觉得还是用标准的求质数算法比较好,到处都有,不再说了。