1。自然數是0,1,2……
2。素數是2,3,5……(不包括1的只能背1和它本身整除的自然數)
import java.util.Scanner;
public class Prime {
//最基本的做法
private int prime1(int num) {
int i = 0, s = 0;
label1: for (int n = 2; n <= num; n++) {
for (int m = 2; m * m <= n; m++) {
if (n % m == 0)
continue label1;
}
s++;
i++;
//System.out.println("第" + i + "個素數是:" + n);
}
return s;
}
//6N±1法
private int prime2(int num){
int i = 0, s = 0;
for(int n = 2; n <=3; n ++){
s++;
i++;
//System.out.println("第" + i + "個素數是:" + n);
}
label1: for(int n = 1; ; n++) {
label2: for (int m = 0; m <= 1; m++) {
int tmp = 2 * (3 * n + m) - 1;
if (tmp > num)
break label1;
for(int k = 2; k * k <= tmp; k++)
if (tmp % k == 0)
if (m == 0)
continue label2;
else
continue label1;
s++;
i++;
//System.out.println("第" + i + "個素數是:" + tmp);
}
}
return s;
}
public static void main(String args[]) {
Scanner in = new Scanner(System.in);
int num = in.nextInt();
long start = System.currentTimeMillis();
int sum = new Prime().prime1(num);
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("方法一共" + sum + "個素數");
System.out.println("用時:" + (end - start));
start = System.currentTimeMillis();
sum = new Prime().prime2(num);
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("方法二共" + sum + "個素數");
System.out.println("用時:" + (end - start));
}
}
輸入:1000000
運行結果:
方法一共78498個素數
用時:3434
方法二共78498個素數
用時:3453
(看來基本方法比6N±1法還要更快些,奇怪了,我的程序寫的沒什么問題阿)
【1】求10000以內的所有素數。
素數是除了1和它本身之外再不能被其他數整除的自然數。由于找不到一個通項公式來表示所有的素數,所以對于數學家來說,素數一直是一個未解之謎。像著名的 哥德巴赫猜想、孿生素數猜想,幾百年來不知吸引了世界上多少優秀的數學家。盡管他們苦心鉆研,嘔心瀝血,但至今仍然未見分曉。
自從有了計算機之后,人們借助于計算機的威力,已經找到了2216091以內的所有素數。
求素數的方法有很多種,最簡單的方法是根據素數的定義來求。對于一個自然數N,用大于1小于N的各個自然數都去除一下N,如果都除不盡,則N為素數,否則N為合數。
但是,如果用素數定義的方法來編制計算機程序,它的效率一定是非常低的,其中有許多地方都值得改進。
第一,對于一個自然數N,只要能被一個非1非自身的數整除,它就肯定不是素數,所以不
必再用其他的數去除。
第二,對于N來說,只需用小于N的素數去除就可以了。例如,如果N能被15整除,實際
上就能被3和5整除,如果N不能被3和5整除,那么N也決不會被15整除。
第三,對于N來說,不必用從2到N一1的所有素數去除,只需用小于等于√N(根號N)的所有素數去除就可以了。這一點可以用反證法來證明:
如果N是合數,則一定存在大于1小于N的整數d1和d2,使得N=d1×d2。
如果d1和d2均大于√N,則有:N=d1×d2>√N×√N=N。
而這是不可能的,所以,d1和d2中必有一個小于或等于√N。
基于上述分析,設計算法如下:
(1)用2,3,5,7逐個試除N的方法求出100以內的所有素數。
(2)用100以內的所有素數逐個試除的方法求出10000以內的素數。
首先,將2,3,5,7分別存放在a[1]、a[2]、a[3]、a[4]中,以后每求出一個素數,只要不大于100,就依次存放在A數組中的一個單元 中。當我們求100—10000之間的素數時,可依次用a[1]-a[2]的素數去試除N,這個范圍內的素數可以不保存,直接打印。
【2】用篩法求素數。
簡單介紹一下厄拉多塞篩法。厄拉多塞是一位古希臘數學家,他在尋找素數時,采用了一種與眾不同的方法:先將2-N的各數寫在紙上:

在2的上面畫一個圓圈,然后劃去2的其他倍數;第一個既未畫圈又沒有被劃去的數是3,將它畫圈,再劃去3的其他倍數;現在既未畫圈又沒有被劃去的第一個數 是5,將它畫圈,并劃去5的其他倍數……依次類推,一直到所有小于或等于N的各數都畫了圈或劃去為止。這時,表中畫了圈的以及未劃去的那些數正好就是小于 N的素數。

這很像一面篩子,把滿足條件的數留下來,把不滿足條件的數篩掉。由于這種方法是厄拉多塞首先發明的,所以,后人就把這種方法稱作厄拉多塞篩法。
在計算機中,篩法可以用給數組單元置零的方法來實現。具體來說就是:首先開一個數組:a[i],i=1,2,3,…,同時,令所有的數組元素都等于下標 值,即a[i]=i,當i不是素數時,令a[i]=0 。當輸出結果時,只要判斷a[i]是否等于零即可,如果a[i]=0,則令i=i+1,檢查下一個a[i]。
篩法是計算機程序設計中常用的算法之一。
【3】用6N±1法求素數。
任何一個自然數,總可以表示成為如下的形式之一:
6N,6N+1,6N+2,6N+3,6N+4,6N+5 (N=0,1,2,…)
顯然,當N≥1時,6N,6N+2,6N+3,6N+4都不是素數,只有形如6N+1和6N+5的自然數有可能是素數。所以,除了2和3之外,所有的素數都可以表示成6N±1的形式(N為自然數)。
根據上述分析,我們可以構造另一面篩子,只對形如6 N±1的自然數進行篩選,這樣就可以大大減少篩選的次數,從而進一步提高程序的運行效率和速度。

在程序上,我們可以用一個二重循環實現這一點,外循環i按3的倍數遞增,內循環j為0-1的循環,則2(i+j)-1恰好就是形如6N±1的自然數。
posted on 2006-11-20 15:28
保爾任 閱讀(3211)
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Arithmetic & Data Structure