素数的判断方法

        相信学习C语言的小伙伴们,一定都遇到过用C语言去判断素数的题目。

今天和大家分享一些素数的判断方法,希望能够给刚入门的小伙伴们提供清晰的思路,废话不多说,开整。

举例:请列举出100~200之间的素数

1

什么是素数?

        素数——只能被1和本身整除的数字(除了数字1)

2

如何判断这些素数?

        假设 i 是我们要判断的数字

  1. 试除法——每拿到一个数的时候,如果 i 能被 2 ~ i-1 之间任一整数整除,可以说明是素数;
  2. 每拿到一个数据,只需要检测其:[2, i/2]区间内是否有元素可以被2i整除即可,可以说明i不是素数;
  3. 如果i能够被[2, sqrt(i)]之间的任意数据整除,则i不是素数——如果 m 能被 2 ~ m-1 之间任一整数整除,其二个因子必定有一个小于或等于sqrt(m),另一个大于或等于 sqrt(m);

 方法一:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int i, j, count = 0;
	for (i = 100; i <= 200; i++)//外层循环让其产生100~200之间的所有数字
	{
        //判断素数
		for (j = 2; j < i; j++)//试除阶段
		{
			if (i % j == 0) 
                break;
		}
		// 上述循环结束之后,如果j和i相等,说明[2, i)之间的所有数据都不能被i整除,则i为素数
		if (j == i)
		{
			count++;//记录素数的个数
			printf("%d ", i);
		}
	}
	printf("\ncount=%d\n", count);
	return 0;
}

上述方法虽然可行,但是我们不难发现,超过 i 一半的数据,不是 i 的倍数,进行了多次无效的循环试除;接下来看看优化后的代码二;

方法二:

既然多次无效的试除,我们可以将试除数据减少一半;只要拿到一个数字在试除的过程中,只要被[2, i/2]区间整除,就一定不是素数;

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
	int i, j, count = 0;

	for (i = 100; i <= 200; i++)//外层循环让其产生100~200之间的所有数字
	{
        //判断素数
		for (j = 2; j <= i / 2; j++)
		{
			if (i % j == 0)
				break;
		}
		if (j > i / 2)
		{
			count++;
			printf("%d ", i);
		}
	}
	printf("\ncount = %d\n", count);
	return 0;
}

方法二确实是比方法一减少循环试除的次数,但是细心一点还是会发现,当减少一半试除数据时,还是存在少部分没用的数据;再次优化,看代码三 

方法三:

如果 m 能被 2 ~ m-1 之间任一整数整除,其二个因子必定有一个小于或等于sqrt(m),另一个大于或等于 sqrt(m);

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
	int i, j;
	int count = 0;
	for (i = 100; i <= 200; i++)//外层循环让其产生100~200之间的所有数字
	{
        //判断素数
		for (j = 2; j <= sqrt(i); j++)
		{
			if (i % j == 0)
				break;
		}
		if (j > sqrt(i))
		{
            count++;
			printf("%d ", i);
		}
	}
	printf("\ncount = %d\n", count);
	return 0;
}

方法四:

继续对方法三优化,只要i不被[2, sqrt(i)]之间的任何数据整除,则i是素数,但是实际在操作时i不用从100逐渐递增到200,

因为出了2和3之外,不会有两个连续相邻的数据同时为素数

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main()
{
	int i, j;
	int count = 0;
	for (i = 101; i <= 200; i += 2)//偶数不可能是素数
	{
        //判断素数
		for (j = 2; j <= sqrt(i); j++)
		{
			if (i % j == 0)
			{
				break;
			}
		}
		if (j > sqrt(i))
		{
			count++;
			printf("%d ", i);
		}
	}
	printf("\ncount = %d\n", count);
	return 0;
}

        素数的求解有多种方法,这里我们只简单地介绍两种算法,以及优化;如果大家有兴趣,我给大家推荐一篇文章叫《素数求解的n种境界》,大家可以下去自己去好好研究一下;拓宽自己的思路。

        总结一些小经验:编写代码现以实现为主,在此基础上去培养优化代码的思想,在以后的学习或者面试中会有很好的效果。

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