答案是判断素数常用试除法,从2到√n依次试除,若存在整除则非素数,优化方法包括只检查奇数和使用埃氏筛法预处理。

判断一个数是否为素数是C++编程中的常见问题。素数是指大于1且只能被1和自身整除的自然数,比如2、3、5、7、11等。下面介绍几种常用的C++判断素数的方法,从基础到优化逐步讲解。
1. 基础方法:试除法
最直接的方法是尝试用2到n-1之间的所有数去除n,如果存在能整除的数,则n不是素数。
bool isPrime(int n) { if (n <= 1) return false; for (int i = 2; i < n; i++) { if (n % i == 0) return false; } return true;}
说明: 这种方法简单直观,但效率低,时间复杂度为O(n),不适合大数判断。
2. 优化方法:只检查到√n
如果n有一个大于√n的因数,那么必然有一个小于√n的对应因数。因此只需检查从2到√n即可。
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#includebool isPrime(int n) {if (n <= 1) return false;if (n == 2) return true;if (n % 2 == 0) return false;for (int i = 3; i <= sqrt(n); i += 2) {if (n % i == 0)return false;}return true;}
说明: 排除了偶数后只检查奇数,将循环次数减少一半,时间复杂度降到O(√n),适用于大多数场景。
3. 进一步优化:预处理小素数 + 6k±1规律
除了2和3以外,所有素数都可以表示为6k±1的形式。可以利用这一点跳过更多合数。
bool isPrime(int n) { if (n <= 1) return false; if (n <= 3) return true; if (n % 2 == 0 || n % 3 == 0) return false;for (int i = 5; i * i <= n; i += 6) { if (n % i == 0 || n % (i + 2) == 0) return false;}return true;
}
说明: 利用了素数分布规律,进一步减少循环次数,效率更高,适合频繁判断大数的情况。
4. 多次查询时使用埃氏筛法预处理
如果需要判断多个数是否为素数,可以预先用埃拉托斯特尼筛法(Eratosthenes Sieve)生成素数表。
#include void sieveOfEratosthenes(int maxN, vector& prime) { prime.assign(maxN + 1, true); prime[0] = prime[1] = false; for (int i = 2; i * i <= maxN; i++) { if (prime[i]) { for (int j = i * i; j <= maxN; j += i) prime[j] = false; } }}// 使用示例vector prime;sieveOfEratosthenes(100000, prime);if (prime[97]) cout << "97是素数";
说明: 适合在已知范围内的多次查询,预处理O(n log log n),单次查询O(1)。
基本上就这些常见的C++判断素数方法。根据实际需求选择:单次判断用优化试除法,大量查询用筛法。注意处理边界情况如n≤1、n=2等。不复杂但容易忽略细节。
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