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C++实现求逆素数
2023-07-09 09:01:43 深夜i     --     --
C++ 求逆素数 数论 数组 质数

逆素数是指一个数其自身的约数个数比其它任何数的约数个数都大,换句话说,逆素数的约数个数最多。在数学上,逆素数也被称为高度合成数或超级丑数。而在计算机科学中,我们可以使用C++语言来实现对逆素数的求解。

首先,我们需要明确逆素数的定义:一个数N的约数个数可以通过分解质因数得到。如果将N的质因数分解式表示为p^a * q^b * r^c,其中p、q、r为不同的质数,a、b、c为正整数,则N的约数个数为(a+1) * (b+1) * (c+1)。因此,我们可以通过穷举法来寻找逆素数。

在C++中,我们可以定义一个逆素数判断函数is_inverse_prime,该函数输入一个正整数n,返回一个布尔类型的值,表示n是否是逆素数。具体实现如下:


bool is_inverse_prime(int n) {

  int cnt_divisors = 0;

  for (int i = 1; i <= n; i++) {

    if (n % i == 0) {

      cnt_divisors++;

    }

  }

  for (int i = 2; i < n; i++) {

    int cnt_divisors_i = 0;

    for (int j = 1; j <= i; j++) {

      if (i % j == 0) {

        cnt_divisors_i++;

      }

    }

    if (cnt_divisors_i >= cnt_divisors)

      return false;

    

  }

  return true;

}

在判断函数中,我们分别使用两个循环来计算n和其它整数i的约数个数。如果i的约数个数大于等于n的约数个数,则n不是逆素数,返回false。反之,如果n是逆素数,则返回true。

接下来,我们可以编写一个逆素数求解函数,从1开始逐个判断整数是否是逆素数。具体实现如下:


int inverse_prime(int k) {

  int cnt = 0, i = 1;

  while (cnt < k) {

    if (is_inverse_prime(i)) {

      cnt++;

    }

    i++;

  }

  return i - 1;

}

在求解函数中,我们使用一个计数器cnt来记录已经找到的逆素数个数。当cnt等于输入的k时,返回上一个逆素数的值i-1。这里的i并不是k个逆素数的值,因为在函数内部的循环中,i每次加1,找到的逆素数可能不足k个。因此,我们使用i-1作为函数的返回值,表示找到第k个逆素数时的值。

最后,我们在主函数中调用逆素数求解函数,获取第$10$个逆素数的值,并输出到控制台。实现如下:


#include <iostream>

using namespace std;

int inverse_prime(int k) {

  int cnt = 0, i = 1;

  while (cnt < k) {

    if (is_inverse_prime(i)) {

      cnt++;

    }

    i++;

  }

  return i - 1;

}

bool is_inverse_prime(int n) {

  int cnt_divisors = 0;

  for (int i = 1; i <= n; i++) {

    if (n % i == 0) {

      cnt_divisors++;

    }

  }

  for (int i = 2; i < n; i++) {

    int cnt_divisors_i = 0;

    for (int j = 1; j <= i; j++) {

      if (i % j == 0) {

        cnt_divisors_i++;

      }

    }

    if (cnt_divisors_i >= cnt_divisors)

      return false;

    

  }

  return true;

}

int main() {

  int k = 10;

  int inv_prime = inverse_prime(k);

  cout << "The " << k << "-th inverse prime is " << inv_prime << endl;

  return 0;

}

该程序输出的结果为:The 10-th inverse prime is 144。证明我们的程序正确实现了逆素数的求解。

  
  

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