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算法改进 | java语言中判断素数

时间:2017-10-30 23:11:25      阅读:361      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:mil   方法   article   分享   为什么   情况   java   一个   因此   

参考文章:http://blog.csdn.net/kp_liu/article/details/37569507

http://blog.csdn.net/huang_miao_xin/article/details/51331710

https://www.zybang.com/question/93c4703c84c5ad3c1c34b1e6672b0568.html

素 数

——只能被1和它本身整除的数(除1以外,1既不是素数也不是合数

              • 现给出一个数N(N为正整数),编写方法判断其是否为素数。

 

直观想法

遍历从2至N-1,看是否存在N的约数。若存在,即不是素数。

基础改进

不必从2遍历至N-1,数N若是合数,则其至少可由两个因数相乘得到,这两个数必定一个大于(或等于)sqrt(n),一个小于(或等于)sqrt(n),因此仅需遍历至sqrt(n)即可。

 

改进方法一 (偶数;缩小判断范围;)

Step 1 (除2以外)判断N是否为偶数,若是,则判断结束——不是素数;

Step 2  若N不是偶数但是合数,它的因数绝不可能是偶数(原因 偶数×偶数=偶数;偶数×奇数=偶数),

因此判断奇数N的因数时,可以省去对偶数的判断。(i+=2)

 1 static boolean isPrime_1(int N){
 2          int tmp=(int)Math.sqrt(N);
 3          //Step 1
 4          if(N==2)return true;
 5          if(N%2==0)return false;
 6          //Step 2
 7          for(int i=3;i<tmp;i+=2)
 8              if(N%i==0)return false;
 9          
10          return true;
11      }

 

改进方法二 (质数分布规律;pruning策略;)

一个关于质数分布的规律:大于等于5的质数一定和6的倍数相邻(即大于等于5的质数x,都可以表示为x=6k+1 或者是 x=6k-1,k为>0的自然数)。

但要注意:在6的倍数相邻两侧并不是一定就是质数。

证明

直观看,大于等于5的自然数都可以用6k-1,6k,6k+1,6k+2,6k+3,6k+4,6k+5的形式表示,显然6k+2 = 2(3k+2),6k+3 = 3(2k+1),6k+4 = 2(3k+2)都是合数,再除去6k本身,因此大于等于5的质数都可以表示成6k+1和6k+5(当x大于等于6时,6k+5与6k-1可表示同一个数)的形式。

数学证明

  • 质数x大于等于5,则一定不是3的倍数,也不是2的倍数。
  • 如果一个自然数不是3的倍数,有两种情况,设 x=3p+1或x=3p+2 (p>1)
  • 如果一个自然数不是2的倍数,有一种情况,设 x=2t+1 (t>3)

1)若x=3p+1,且x=2t+1

则x=3p+1=2t+1 >> x-1=3p=2t

>> 3p=2t,可知p为2的倍数,t为3的倍数,

设p=2k,>> t=3k

因此x=2*3k+1=6k+1

2)若x=3p+2,且x=2t+1

则x=3p+2=2t+1

>> 3p+1=2t,因此3p为奇数,即p为奇数,设p=2k-1

则3*(2k-1)+1=2t,>> t=3k-1

因此x=2(3k-1)+1=6k-1

 

Step 1  单独判断2、3,都是素数;

Step 2  判断N是否在6的倍数的两侧,若不在,则判断结束——不是素数;

Step 3  数N在6的倍数两侧也不一定是质数,还需判断是否能在6的倍数两侧的数中找到数N的因数,若找不到,才可判定为质数。

(为什么只需在“6的倍数两侧的数”中寻找因数?

原因 所有合数可由质数的积组成,所以N只需要与可能是质数(即6的倍数的前后两个数)的数进行取余)

 1 static boolean isPrime_2(int N){
 2          int tmp=(int)Math.sqrt(N);
 3          //Step 1
 4          if(N==2||N==3)return true;
 5          //Step 2
 6          if(N%6!=1&&N%6!=5)return false;
 7          //Step 3
 8          for(int i=5;i<=tmp;i+=6)
 9              if(N%i==0||N%(i+2)==0)return false; 
10          /*此处
11           * i表示形式为6k+5的数,
12           * i+2表示形式为6k+1的数
13           */
14          
15          return true;
16      }

 

方法比较 && 代码测试

测试代码

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              • “改进方法二” 完胜

 


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原文地址:http://www.cnblogs.com/INGRID-ThinkDifferent-20/p/7758101.html

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