【转载】 判断质数/素数——我知道的最快的方法

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标准版:大部分人都知道的比较快的方法:判断从 2 到 sqrt(n) 是否存在其约数,时间复杂度 O(sqrt(n))

高配版:判断 2 之后,就可以判断从 3 到 sqrt(n) 之间的奇数了,无需再判断之间的偶数,时间复杂度 O(sqrt(n)/2)

尊享版:

首先看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。例如 5 和 7,11 和 13,17 和 19 等等;

证明:令 x≥1,将大于等于 5 的自然数表示如下:

··· 6x-1,6x,6x+1,6x+2,6x+3,6x+4,6x+5,6(x+1),6(x+1)+1 ···

可以看到,不在 6 的倍数两侧,即 6x 两侧的数为 6x+2,6x+3,6x+4,由于2(3x+1),3(2x+1),2(3x+2),所以它们一定不是素数,再除去 6x 本身,显然,素数要出现只可能出现在 6x 的相邻两侧。因此在 5 到 sqrt(n) 中每 6 个数只判断 2 个,时间复杂度 O(sqrt(n)/3)。

(有同学对这里的原理不理解的话,可以去参考我的另一篇原创《我理解的素数——约数求法》)

在高配版和尊享版中,都是一个剪枝的思想,高配版中裁剪了不必要的偶数,尊享版中裁剪了不和 6 的倍数相邻的数,虽然都没有降低时间复杂度的阶数,但都一定程度上加快了判断的速度。

在此给出尊享版 C++ 代码:

#include <iostream>  
#include <math.h>  
using namespace std;  
int isPrime(int n)  
{   //返回1表示判断为质数,0为非质数,在此没有进行输入异常检测  
    float n_sqrt;  
    if(n==2 || n==3) return 1;  
    if(n%6!=1 && n%6!=5) return 0;  
    n_sqrt=floor(sqrt((float)n));  
    for(int i=5;i<=n_sqrt;i+=6)  
    {  
        if(n%(i)==0 | n%(i+2)==0) return 0;  
    }
    return 1;  
}   
int main()  
{  
    int flag;  
    flag=isPrime(101);  
    cout<<flag<<endl;  
    return 0;  
}  

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