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如何用C++判断素数?
2023-07-04 00:30:48 深夜i     --     --
C++ 素数 判断

素数,也称质数,是指只能被1和自身整除的正整数,如2、3、5、7、11等。在计算机相关的领域中,对素数的判断和处理非常重要。在C++中,可以使用以下方法来判断一个数是否为素数。

1. 循环判断

最基本的方法就是用循环来逐个判断一个数是否能被除1和自身外的其他数整除。首先,我们定义一个函数isPrime(),并传入一个待判断的整数n。函数中使用for循环遍历2到n-1的所有数,判断是否存在可以整除n的数。如果存在,则n不是素数,返回false;否则,n是素数,返回true。

bool isPrime(int n) {

  if (n <= 1) return false; // 小于等于1的数不是素数

  for (int i = 2; i < n; i++) {

    if (n % i == 0)

      return false;

  }

  return true;

}

这种方法的缺点是效率比较低,对于大数的判断时间较长。

2. 去除一半

我们可以发现,在判断一个数n是否为素数时,只需要判断2到n/2的数是否可以整除n即可。因为n如果能被n/2到n-1之间的数整除,则一定也能够被2到n/2之间的数整除。可以用以下代码来实现这种方法。

bool isPrime(int n) {

  if (n <= 1) return false;

  for (int i = 2; i <= n / 2; i++) {

    if (n % i == 0)

      return false;

  }

  return true;

}

这种方法可以减少循环次数,效率更高一些。

3. 用开方优化

在进行素数判断时,我们可以发现,在2到n/2之间的每一个数i,对n除以i的余数都有对称数n/i。例如,当n=12时,2和6、3和4是成对出现的。因此我们只需考虑2到n开方范围内的数即可。如果i超过了n的平方根(sqrt(n)),则n/i必定小于n开方,因此之前已经被判断过了。

bool isPrime(int n) {

  if (n <= 1) return false;

  int sqrtn = sqrt(n);

  for (int i = 2; i <= sqrtn; i++) {

    if (n % i == 0)

      return false;

  }

  return true;

}

用开方优化能够减少循环次数,明显提高效率。

总结

对于判断素数,在C++中有多种实现方法,从基本的循环判断到用开方优化。其中,用开方优化和去除一半的方法都能往往比较快地求得小于10^9内的所有素数。不过在进行实际应用时,还需要考虑到数据规模、计算时间和空间复杂度等因素,选择最适合的算法。

  
  

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