素数筛选

╄→гoц情女王★ 提交于 2019-11-28 03:57:58

经典:

int isprime(int n)  {    int i;    if(n<=1) return 0;    for(i=2;i<=sqrt(n);i++)      if(n%i==0) return 0;    return 1;  }

显然如果要判断一定范围内的素数,这种算法很慢。

埃拉托斯特尼(Eratosthenes)筛法

int flag[maxn+5]={1,1};  //if(flag[i]=0) i为素数  void isprime()  {    int i,j;    memset(flag,0,sizeof(flag));    for(i=2;i<=sqrt(N);i++)    {      if(!flag[i])      {        for(j=i*i;j<=N;j+=i)          flag[j]=1;      }    }  }

欧拉(Euler)筛法

int flag[maxn+5]={1,1},prime[maxn+5];  //if(flag[i]=0) i为素数  void isprime()  {    int i,j,cnt=0;    memset(flag,0,sizeof(flag));    for(i=2;i<=maxn;i++)    {      if(!flag[i])  prime[cnt++]=i;      for(j=0;j<cnt&&prime[j]*i<=maxn;j++)      {        flag[prime[j]*i]=1;        if(i%prime[j]==0) break;      }    }  }

为什么当 i|prime[j] 时,就可以跳出循环?

,令i|prime[j]=m,所以

,可以看出i*prime[j+1]可以由k'*prime[j]得到,又因为prime[j+1]>prime[j],所以k'肯定比此时的i大,也就是说i*prime[j+1]可以在以后被更新,所以此时不用,以免重复计算。

区间素数筛

引:给定整数 a 和 b,请问区间 [a,b) 内有多少个素数?(a<b≤10^12,b−a≤10^6)

因为 b 以内合数的最小质因数一定不会超过√b ,因为如果存在 d 是 n 的约数,那么 n/d 也是 n 的约数,由 n=d×n/d 可知 min(d,n/d)≤√n。

如果有√n以内的素数表的话,就可以把埃式筛法用在[a,b)上了。也就是说,先分别做好[2,√b)的表和[a,b)的表,然后从[2,√b)的表中筛得素数的同时,也将其倍数从[a,b)的表中筛去,最后剩下的就是区间[a,b)内的素数了。

假如要求[1e^9,1e^9+2)区间内的素数,难道我们要开1e^9+3 大小的数组吗?其实并不用,我们利用下标偏移,可以减少空间开销。即将[1e^9,1e^9+2)对应到[0,2),整体区间向左偏移 1e^9。

说白了,就是用已知小范围素数更新未知大范围素数,然后利用下标偏移维护区间

#include<bits/stdc++.h>  using namespace std;  typedef long long ll;  const int MAXN = 1e5;  bool is_prime[MAXN],is_prime_small[MAXN];  ll prime[MAXN],prime_num = 0;  //对区间[a,b)内的整数执行筛法,is_prime[i-a]=true <=> 表示i是素数(下标偏移了a)  void segment_sieve(ll a,ll b)   {    for(ll i=0;i*i<b;i++) is_prime_small[i]=true;//对[2,sqrt(b))的初始化全为质数    for(ll i=0;i<b-a;i++) is_prime[i]=true;//对下标偏移后的[a,b)进行初始化    for(ll i = 2; i * i < b; i++) //筛选[2,sqrt(b))    {       if(is_prime_small[i])       {        for(ll j=2*i;j*j<b;j+=i)           is_prime_small[j]=false;                //(a+i-1)/i 得到最接近a的i的倍数,最低是i的2倍,然后筛选        for(ll j=max(2LL,(a+i-1)/i)*i;j<b;j+=i)          is_prime[j-a]=false;      }    }    for(ll i=0;i<b-a;i++) //统计个数 下标偏移      if(is_prime[i])        prime[prime_num++]=i+a;  }  int main()   {    ll a,b;    while (~scanf("%lld%lld",&a,&b))     {      prime_num=0;      memset(prime,0,sizeof(prime));      segment_sieve(a,b);      printf("%lld\n",prime_num);    }    return 0;  }
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