浅谈筛法——普通筛

发布时间 2023-10-29 16:55:01作者: OIer_QAQ

前置知识-因数和倍数 (六年级及以上自行跳过)

\( n\div m=k \),我们就说\(n\)\(m\)\(k\)的倍数,\(m\)\(k\)\(n\)的倍数。简单来说就是这样的:
\(\text{被除数}\div\text{除数,余数为0}\),那我们就说除数是被除数的因数,被除数是除数的倍数。

前置知识-素数和合数 (六年级及以上自行跳过)

一个数的因数只有\(1\)和它本身,那这个数就是素数。

如:

\(2\)为素数,\(2\)的因数只有\(1\)\(2\)

\(4\)不是素数,他的因数有\(2\)

自然数中(不包括负数,\(0\),\(1\)),不是素数就是合数。

注意:\(1\)不是素数,也不是合数。

本场主角-普通筛!

普通筛的思路:先特判\(1\)\(2\),再枚举\(2\sim n-1\),如果\(n\)能整除\(i\),那么\(n\)是合数,如果扫完都不能被整除,那么\(n\)为素数。

接下来放上JCer最爱——代码:

bool is_prime(int n){//判断素数的函数 
	if(n==1){//特判1 
		return 0;//1不是素数,返回0 
	}
	if(n==2){//特判2
		return 1;//2不是素数,返回1
	}
	for(int i=2;i<n;i++){//从2~n-1枚举 
		if(n%i==0){//如果能被整除 
			return 0;//不是素数,返回0 
		}
	}
	return 1;//是素数,返回1 
}

不过这时间复杂度:\(O_{n}\)

面对数据范围很大的题目时……

所以,我们需要优化:

优化后的代码:

bool is_prime(int n){//判断素数的函数 
	if(n==1){//特判1 
		return 0;//1不是素数,返回0 
	}
	if(n==2){//特判2
		return 1;//2不是素数,返回1
	}
	for(int i=2;i*i<=n;i++){//枚举 
		if(n%i==0){//如果能被整除 
			return 0;//不是素数,返回0 
		}
	}
	return 1;//是素数,返回1 
}

时间复杂度:\(O_{\sqrt n}\)

原理:
素数是因子为\(1\)和本身, 如果\(num\)不是素数,则还有其他因子,其中的因子,假如为\(a,b\).其中必有一个大于\(\sqrt{num}\) ,一个小于\(\sqrt{num}\) 。所以必有一个小于或等于其平方根的因数,那么验证素数时就只需要验证到其平方根就可以了。即一个合数一定含有小于它平方根的质因子。

有了模板之后,我们就开始愉快的水题时间吧!

练1:P1304哥德巴赫猜想

练1:P1075质因数分解