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C++线性筛——筛质数详解

C++线性筛——筛质数详解

什么是质数

质数也叫素数。质数是指在大于1的自然数中,除了1和它本身以外不再有其他因数的自然数。

怎么判断质数

 具体代码如下:

bool primes(int x) {int cnt = 0;//计数,看看从1到x有多少个因数for(int i = 1; i <= x; i++) {if(x % i == 0) cnt++;//如果x%i==0,代表i是x的因数,计数器加1}if(cnt == 2) return true;//如果有且只有两个因数,那么x是质数,否则不是。else return false;
}

稍加修改就可以减少很多时间复杂度。

代码如下:

bool primes(int x) {for(int i = 2; i <= x - 1; i++) {if(x % i == 0) return false;}return true;
}

根据因数的性质,可以再优化:

bool primes(int x) {for(int i = 2; i <= sqrt(x); i++) {if(x % i == 0) return false;}return true;
}

如何筛质数

埃筛法(不必要知道埃筛,时间复杂度高)会重复筛掉一些,如质数2会筛6,而3也会筛6,这就慢了许多,那么我们可不可以只筛一次呢,办法是有的,就是只筛这个合数的最小质因数

做法

1.依次枚举每一个数
2.若当前数没被筛,则把这个数加入质数集合
3.对于每一个数,枚举当前已知质数,并相应筛掉当 前 数 × 枚 举 到 的 质 数 当前数 \\times 枚举到的质数当前数×枚举到的质数,而被筛掉的那个数的最小质因数一定是枚举到的质数(为什么看后面)
4.如果i是枚举到的质数的倍数,停止枚举质数
代码如下:

int primes[N], cnt;     // primes[]存储所有素数
bool st[N];         // st[x]存储x是否被筛掉
void get_primes(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;}}
}

例题

1292. 哥德巴赫猜想

哥德巴赫猜想的内容如下:

任意一个大于 44 的偶数都可以拆成两个奇素数之和。

例如:

8=3+5
20=3+17=7+13
42=5+37=11+31=13+29=19+23

现在,你的任务是验证所有小于一百万的偶数能否满足哥德巴赫猜想。

输入格式

输入包含多组数据。

每组数据占一行,包含一个偶数 n。

读入以 0 结束。

输出格式

对于每组数据,输出形如 n = a + b,其中 a,b 是奇素数。

若有多组满足条件的 a,b,输出 b−a 最大的一组。

若无解,输出 Goldbach's conjecture is wrong.

数据范围

6≤n<10^{6}

输入样例:

8
20
42
0

输出样例:

8 = 3 + 5
20 = 3 + 17
42 = 5 + 37

就是线性筛的模板题:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 1000010;
int primes[N], cnt;
bool st[N];
void init(int n) {for(int i = 2; i <= n; i++) {if(!st[i]) primes[cnt++] = i;for(int j = 0; primes[j] * i <= n; j++) {st[primes[j] * i] = true;if(i % primes[j] == 0) break;}}
}
int main() {init(N - 1);int n;while(cin >> n, n) {for(int i = 1; ; i++) {int a = primes[i];int b = n - a;if(!st[b]) {printf("%d = %d + %d\\n", n, a, b);break;}}}return 0;
}