c++如何判断一个数是否为素数_C++判断质数的几种算法

基础试除法:判断2到n-1是否能整除n;2. 优化试除法:只需检查2到√n;3. 跳过偶数:大于2的偶数非素数;4. 埃拉托斯特尼筛法:批量求素数高效。

c++如何判断一个数是否为素数_c++判断质数的几种算法

判断一个数是否为素数(质数)是C++编程中常见的问题。素数是指大于1且只能被1和自身整除的自然数。下面介绍几种常用的算法,从简单到高效,适用于不同场景。

1. 基础试除法

最直观的方法是尝试用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     if (n == 2) return true;
    for (int i = 2; i         if (n % i == 0)
            return false;
    }
    return true;
}

这种方法逻辑清晰,但效率低,时间复杂度为O(n),不适合大数判断。

2. 优化试除法: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2到√n即可。

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bool isPrime(int n) {
    if (n     if (n == 2) return true;
    if (n % 2 == 0) return false;
    for (int i = 3; i * i         if (n % i == 0)
            return false;
    }
    return true;
}

跳过偶数并只检查到√n,时间复杂度降为O(√n),适合大多数实际应用。

3. 使用6k±1优化

除了2和3,所有素数都可以表示为6k±1的形式。可以利用这一点减少循环次数。

bool isPrime(int n) {
    if (n     if (n == 2 || n == 3) return true;
    if (n % 2 == 0 || n % 3 == 0) return false;
    for (int i = 5; i * i         if (n % i == 0 || n % (i + 2) == 0)
            return false;
    }
    return true;
}

该方法进一步减少了需要检查的数,性能比前一种更好,尤其在处理大数时优势明显。

4. 筛法预处理:埃拉托斯特尼筛法

如果需要判断多个数是否为素数,可以预先生成素数表。使用埃氏筛一次性标记出范围内的所有合数。

#include
std::vector sieve(int n) {
    std::vector isPrime(n + 1, true);
    isPrime[0] = isPrime[1] = false;
    for (int i = 2; i * i         if (isPrime[i]) {
            for (int j = i * i; j                 isPrime[j] = false;
        }
    }
    return isPrime;
}

适用于需要频繁查询素数的场景,预处理时间复杂度为O(n log log n),查询为O(1)

基本上就这些常用方法。小数据用优化试除法,大数据或多次查询考虑筛法。理解每种算法的适用场景,能写出更高效的代码。

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