【数论】埃氏筛法

  这学期的离散数学课程学了一点初等数论,其中的埃氏筛法当时课上没有太懂,课后看了《挑战程序设计竞赛》一书终于弄懂了。(这本书确实很好!算法简洁优美。)

  如果只对一个整数进行素性测试,通常O(√n )的算法就足够了。但如果要对许多整数进行素性测试,则有更为高效的算法,其中就包括埃拉托斯特尼筛法,简称埃氏筛法。它是一个与辗转相除法一样古老的算法,可以用于枚举n以内的素数。

  首先,我们将2到n范围内的所有整数写下来。其中最小的数字2是素数。将表中所有2的倍数都划去。表中剩余的最小数字是3,它不能被更小的数整除,所以是素数。再将表中所有3的倍数都划去。依此类推,如果表中剩余的最小数字是m时,m就是素数。然后将表中所有m的倍数都化去。像这样反复操作,就能依次枚举n以内的素数。

 

 

如图所示,最终我们就能得到20以内的所有素数。埃氏筛法的复杂度仅有O(nlognlogn)。对于程序设计竞赛中的数据规模,将它的复杂度看作大致线性的也无妨。下面给出代码: 

 1 #include <iostream>
 2 #include <cstring>
 3 using namespace std;
 4 
 5 //埃氏筛法
 6 
 7 const int MAX_N = 10005;
 8 int prime[MAX_N];  //第i个素数
 9 bool is_prime[MAX_N+1];  //is_prime[i]为true时表示i是素数
10 
11 //返回n以内素数的个数
12 int sieve(int n){
13     int p = 0;
14     for(int i = 0; i <= n; i++) is_prime[i] = true;
15     is_prime[0] = is_prime[1] = false;
16     for(int i = 2; i <= n; i++){
17         if(is_prime[i]){
18             prime[p++] = i;
19             for(int j = 2*i; j <= n; j+=i) is_prime[j] = false;  //筛去所有素数的倍数
20         }
21     }
22     return p;
23 }
24 
25 
26 int main()
27 {
28     int n;  //枚举n以内素数
29     while(cin>>n){
30        int p = sieve(n);
31         cout<<p<<endl;
32         for(int i = 0; i < p;i++)
33             cout<< prime[i]<<" ";
34         cout<<endl;
35     }
36 
37     return 0;
38 }

 

posted @ 2018-12-26 16:58  Aikoin  阅读(3497)  评论(0编辑  收藏  举报