C語言實現(xiàn)求解素數(shù)的N種方法總結(jié)
前言
哈嘍各位友友們,我今天又學到了很多有趣的知識,現(xiàn)在迫不及待的想和大家分享一下!我僅已此文,手把手帶領大家探討利用試除法、篩選法求解素數(shù)的n層境界!都是精華內(nèi)容,可不要錯過喲?。?!
必備小知識
質(zhì)數(shù)又稱素數(shù)。一個大于1的自然數(shù),除了1和它自身外,不能被其他自然數(shù)整除的數(shù)叫做質(zhì)數(shù);否則稱為合數(shù)(規(guī)定1既不是質(zhì)數(shù)也不是合數(shù))。這里以求解100~200之間的素數(shù)舉例講解
C語言詳解《試除法》求解素數(shù)
試除法境界1
境界1實現(xiàn)思路分析:
- 首先,利用第一層for循環(huán)產(chǎn)生100~200的整數(shù);
- 其次,利用第二層for循環(huán)產(chǎn)生2~ i - 1之間的整數(shù),并讓100到200之間的每一個數(shù)和2到 i - 1之間的整數(shù)試除。
- 定義flag變量,若flag為0,則不是素數(shù);若flag為1,則是素數(shù)。
- 定義count變量,記錄試除次數(shù)。
- 境界1算法的理性分析:境界1,簡單來說就是讓每一個數(shù)i和2~ i-1的數(shù)試除,這是最簡單的想法,但是算法的效率是最低的~
看了文字的描述,大家可能理解的還是不夠深刻。這里俺親自敲出代碼輔助大家理解~
境界1源碼:
#include<stdio.h> int main() { int count = 0;//記錄試除次數(shù) int i = 0; int j = 0; for (i = 100; i <= 200; i++) { int flag = 1;//flag最終結(jié)果為1,表示i是素數(shù),為0表示不是素數(shù)。 for (j = 2; j < i; j++) { count++; if (i % j == 0) { flag = 0; break; } } if(flag == 1) printf("%d ", i); } printf("\n境界1試除總次數(shù):%d", count); return 0; }
代碼結(jié)果運行圖:
由境界1求解100~200之間的素數(shù),需要試除3292次?。?!可見其算法效率如何啦。
試除法境界2
境界2實現(xiàn)思路分析:
- 首先利用第一層for循環(huán)產(chǎn)生101~199的整數(shù),這是和境界1最本質(zhì)的區(qū)別!為什么這樣設計呢?原因很簡單,因為100到200之間的偶數(shù)一定不是素數(shù),可以不用參與試除過程。
- 其次,利用第二層for循環(huán)產(chǎn)生2~ i - 1之間的整數(shù),并讓101到199之間的每一個數(shù)和2到 i -1之間的整數(shù)試除。
- 定義flag變量,若flag為0,則不是素數(shù);若flag為1,則是素數(shù)。
- 定義count變量,記錄試除次數(shù)。
- 境界2算法的理性分析:境界2和境界1類似,就是讓每一個數(shù)i和2~ i-1的數(shù)試除,但是境界2能夠提前讓一些本不可能是素數(shù)的整數(shù)(100—200間的偶數(shù))提前排除掉~
境界2源碼:
#include<stdio.h> int main() { int count = 0;//記錄試除次數(shù) int i = 0; int j = 0; for (i = 101; i < 200; i+=2)//提前排除100到200之間的偶數(shù),符合這個條件一定不是素數(shù)。 { int flag = 1;//flag最終結(jié)果為1,表示i是素數(shù),為0表示不是素數(shù)。 for (j = 2; j < i; j++) { count++; if (i % j == 0) { flag = 0; break; } } if(flag == 1) printf("%d ", i); } printf("\n境界2試除總次數(shù):%d", count); return 0; }
代碼結(jié)果運行圖:
由境界2求解100~200之間的素數(shù),需要試除3241次,稍微比境界1好那么一丟丟啦!但是其算法效率還是不盡人意。
試除法境界3
境界3實現(xiàn)思路分析:
- 首先,利用第一層for循環(huán)產(chǎn)生100~200的整數(shù);
- 其次,利用第二層for循環(huán)產(chǎn)生2~ sqrt(i)之間的整數(shù),并讓101到199之間的每一個數(shù)和2到 sqrt(i)之間的整數(shù)試除。為什么這樣設計呢?設計思路分析:因為任何一個不是素數(shù)的數(shù)即合數(shù),都一定可以進行因式分解。這里已16舉例說明,16 = 2 * 8 = 4 * 4 。因此如果16被2整除就可以判定16不是素數(shù)了,就不用那2到 i - 1的每一個數(shù)都試除一遍啦。 因此,只需要拿2 ~sqrt(i)的數(shù)試除即可,這樣大大提高了算法的效率!
- 定義flag變量,若flag為0,則不是素數(shù);若flag為1,則是素數(shù)。
- 定義count變量,記錄試除次數(shù)。
- 境界3算法的理性分析:境界3相比于前面兩種境界,做了很大的改進!讓每一個數(shù)試除的測試減少了至少一半,大大減少了試除的次數(shù),從而大大提高了算法的效率?。?!
境界3源碼:
#include<stdio.h> #include<math.h> int main() { int count = 0;//記錄試除次數(shù) int i = 0; int j = 0; for (i = 100; i <= 200; i++) { int flag = 1;//flag最終結(jié)果為1,表示i是素數(shù),為0表示不是素數(shù)。 for (j = 2; j <= sqrt(i); j++)//只需要試除2到sqrt(i)之間的整數(shù)即可 { count++; if (i % j == 0) { flag = 0; break; } } if (flag == 1) printf("%d ", i); } printf("\n境界3試除總次數(shù):%d", count); return 0; }
代碼結(jié)果運行圖:
由境界4求解100~200之間的素數(shù),只需要試除393次,相比于境界1和境界2的算法效率來說,已經(jīng)有長足的改進啦!
試除法境界4
境界4實現(xiàn)思路分析:
- 首先,采用境界2的算法思想。利用第一層for循環(huán)產(chǎn)生101~199的整數(shù)。
- == 其次,利用境界三的試除想法,拿2 ~sqrt(i)的數(shù)試除。==
- 定義flag變量,若flag為0,則不是素數(shù);若flag為1,則是素數(shù)。
- 定義count變量,記錄試除次數(shù)。
- 境界4算法的理性分析:境界4相比于境界3,再做優(yōu)化!先排除掉偶數(shù)。
境界4源碼:
#include<stdio.h> #include<math.h> int main() { int count = 0;//記錄試除次數(shù) int i = 0; int j = 0; for (i = 101; i < 200; i += 2)//排除100到200之間的2的倍數(shù),符合這個條件一定不是素數(shù)。 { int flag = 1;//flag最終結(jié)果為1,表示i是素數(shù),為0表示不是素數(shù)。 for (j = 2; j <= sqrt(i); j++)//只需要試除2到sqrt(i)之間的整數(shù)即可 { count++; if (i % j == 0) { flag = 0; break; } } if (flag == 1) printf("%d ", i); } printf("\n境界4試除總次數(shù):%d", count); return 0; }
代碼結(jié)果運行圖:
由境界4求解100~200之間的素數(shù),試除總次數(shù)為342,是,綜合考慮了境界2和境界3的改良思想,已經(jīng)達到了試除法的最高境界啦!
C語言詳解《篩選法》求解素數(shù)
預備小知識
埃拉托色尼是一名古希臘的地理學家,他是世界上第一個計算出地球周長的人。埃拉托色尼素數(shù)篩選法可以很快速的計算出1到N之間的所有素數(shù)。埃拉托色尼素數(shù)篩選法大概的計算思路是:將n開根號,即N^0.5 ,去掉2到N^0.5中所有素數(shù)的倍數(shù),剩下的數(shù)便都是素數(shù)了。例如求1到25中的素數(shù)有哪些,第一步是將25開根號,得到5;第二步將2到5的素數(shù)取出來,分別是2、3、5:再將2到25中且是2、3、5的倍數(shù)的數(shù)去掉,即去掉4、6、8、9、10、12、14、15、16、18、 20、21、22、24、25;剩下2、3、5、7、11、13、17、19便是1到25中的所有素數(shù)了。從上面我們可以看出篩選法和試除法其實有著本質(zhì)上的區(qū)別,試除法是判斷每一個數(shù)是不是素數(shù)來達到目的;而篩選法不是如此,篩選法是將不是素數(shù)的數(shù)全部去除,然后得到余下的數(shù)來達到目的~
境界5(基礎篩選法)實現(xiàn)思路分析:
- 首先,找到最小的質(zhì)數(shù)2,再把范圍內(nèi)的所有2的倍數(shù)去掉;然后接下來找次小的質(zhì)數(shù)3,再把所有3的倍數(shù)去掉;接著往復篩選去除,剩下的那些就全是素數(shù)啦!
- 這里需要設計一個數(shù)組,只要滿足上述這些步驟,即將大于1的且是2、3、4…的倍數(shù)全部置為0。最終不是0的數(shù)就是所謂的素數(shù)啦!
篩選法境界5
境界5源碼:
#include<stdio.h> int main() { int i = 0; int j = 0; int arr[100]; int count = 0; for (i = 0; i < 100; i++) { arr[i] = 100 + i;//將數(shù)組先初始化存儲100到199。 //沒有存儲200也沒關(guān)系,200一定不是素數(shù) } for (i = 0; i < 100; i++) { j = i + 1; while (j > 1) { count++; if (arr[i] % j == 0) arr[i] = 0; j = j - 1; } } for (j = 1; j < 100; j++) { if (arr[j] != 0) { printf("%d ", arr[j]); } } return 0; }
代碼結(jié)果運行圖:
到此這篇關(guān)于C語言實現(xiàn)求解素數(shù)的N種方法總結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言求解素數(shù)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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