素数的介绍:
素数定义:质数(prime number)又称素数,有无限个。一个大于1的自然数,除了1和它本身外,不能被其他自然数整除,换句话说,就是该数除了1和它本身以外不再有其他的因数;否则称为合数。根据算术基本定理,每一个,比1大的整数,要么本身是一个质数,要么可以写成一系列质数的乘积;而且如果不考虑这些质数在乘积中的顺序,那么写出来的形式是唯一的。最小的质数是2.
方法一:暴力筛选法
思路:根据素数的定义,我们能想到:若要判断n是否是素数,我们可以通过循环for(i=2;i<=n-1;i++)来进行n%i的运算,最后借n能否被i整除,来判断n是否为素数;若n能被整除,则n是素代码实现:
#include<iostream>using namespace std;bool is_prime(int n){int i;for(i=2;i<=n-1;i++){if(n%i==0){ return false;//若n能被i整除,则返回false; break;} }return true;//否则,返回true; }int main(){int n;cin>>n;is_prime(n);if(is_prime(true)){cout<<"Yes"<<endl;}else cout<<"No"<<endl;return 0;}
在暴力筛选法中,我们可以发现其为时间复杂度O(n),在此基础上,我们还可以优化将其变为时间复杂度O(sqrt(n)) .
优化原理:素数是因子为1和本身,若n不是素数,则一定是合数(一个合数一定含有小于它平方根的质因子)。假如该非素数为n=a*b,那么a,b一定有一个大于sqrt(n),一个小于sqrt(n)。所以必有一个小于或等于其平方根的因数,因此,验证n是否为素数时就只需要验证到n的平方根即可。
(不使用算术平方根)代码实现:
#include<iostream>using namespace std;bool is_prime(int n){int i;if(n<2)return false;for(i=2;i*i<=n;i++) //这里可以不必单独使用平方算术根来表示{if(n%i==0) {return false;break; }}return true;}int main(){int n;cin>>n;is_prime(n);if(is_prime(true)){cout<<"Yes"<<endl;}else cout<<"No"<<endl;return 0;}
(使用算术平方根)代码实现:
#include<iostream>#include<cmath>using namespace std;bool is_prime(int n){int i;if(n<2)return false;for(i=2;i<=sqrt(n);i++){if(n%i==0) {return false;break; }}return true;}int main(){int n;cin>>n;is_prime(n);if(is_prime(true)){cout<<"Yes"<<endl;}else cout<<"No"<<endl;return 0;}
方法二:count(有且仅有两因子:1和本身)
思路;根据素数的定义得出结论:构成素数的因子只有两个,即1和它本身,则通过count number(因子数)可以来筛选素数。
代码实现:一般型
#include<iostream>using namespace std;int main(){int i,n,count=0;cin>>n;for(i=1;i<=n;i++){if(n%i==0)//筛选出因子只有1和它本身的数count++;}if(count==2){cout<<"Yes"<<endl;}else cout<<"No"<<endl;return 0;}
函数型:
#include<iostream>using namespace std;bool is_prime(int n){int i,count=0;for(i=1;i<=n;i++){if(n%i==0){count++;}}if(count==2) return true;else return false;}int main(){int n;cin>>n;is_prime(n);if(is_prime(n)){cout<<"Yes"<<endl;}else cout<<"No"<<endl;return 0;}
方法三:素数表筛选法
素数表筛选法顾名思义就是将素数存储到一个表中,然后对需要判断的数在该表中查找,能找到的即为素数,否则不是素数。
思路:(查找原理)若一个数不能整除比它小的任何素数,那么这个数就是素数。缺点:效率低下
代码实现:
/*n:所要判断的数; j:素数表中素数的数; */#include<iostream>using namespace std;bool is_prime(int n){int i,j;for(i=0;i<j;i++){if(n%primearray[i]==0){return false;break;}return true;}}