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判断一个正整数是否为质数

程序员文章站 2024-03-15 14:41:05
...
  1. 根据定义从2到n-1判断有没有能整除n的数。如果有,则不是质数;否则是质数
  • 效率低
  • 实例:for嵌套和if嵌套实现查询范围内的质数.md
  • import java.util.Scanner;
    /*for嵌套和if嵌套实现查询范围内的质数:使用方法是用每一个数n对2到n-1取余运算来判定
    效率低*/
    
    public class isPrime {
    	public static void main(String[] args){
    		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    		System.out.println("查询2到n的质数,请输入n的大小,n要大于等于2");
    		int n = scanner.nextInt();
    		int numOfPrime = 0;
    		scanner.close();
    		
    		for (int i=2;i<n+1;i++) {
    			int j = 2;
    			for(;j<n+1;j++) {
    				if (i % j == 0) {
    					break;
    				}
    			}
    			if (i == j) { //当内循环j=i时,刚好满足条件,执行break跳出内循环,则j++不执行了。
    				System.out.print(i + " ");
    				if(++numOfPrime % 10 == 0) {
    					System.out.println();
    				}
    			}
    		}
    		System.out.println();
    		System.out.println("共有" + numOfPrime + "个质数");
    	}
    
    }

  1. 在判断数值 n 是否为质数时,需要让 n 除以 2 到 n 的平方根之间的每一个整数。在此范围内,如果 n 能被2 到 n (n大于2)的平方根之间的某个数整除,则说明n不是质数,否则n一定是质数。
  • 至于为什么只用除到其平方根?
因为如果一个数不是素数是合数,那么一定可以由两个自然数相乘得到,
其中一个大于或等于它的平方根,一个小于或等于它的平方根。并且成对出现。

  • for嵌套和if嵌套实现查询范围内的质数v2.md
  • import java.util.Scanner;
    /*for嵌套和if嵌套实现查询范围内的质数:使用方法是在判断数值 n 是否为质数时,需要让 n 除以 2 到 n 的平方根之间的每一个整数。
     * 在此范围内,如果 n 能被2 到 n (n大于2)的平方根之间的某个数整除,则说明n不是质数,直接进入下一次质数的判断即可。*/
    
    public class isPrime_v2 {
    	public static void main(String[] args){
    		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
    		System.out.println("查询2到n的质数,请输入n的大小,n要大于等于2");
    		int n = scanner.nextInt();
    		int numOfPrime = 0;
    		scanner.close();
    		
    		for (int i=2;i<n+1;i++) {
    			int m = (int) Math.sqrt(i);//Math.sqrt 是调用Math类中的sqrt方法,返回i的平方根.
    
    			int j = 2;
    			for(;j<m+1;j++) {
    				if (i % j == 0) {
    					break;
    				}
    			}
    			if (j > m) { //当j=m时 如果还没跳出内循环,则表示符合质数条件,这时执行j++必然>m
    				System.out.print(i + " ");
    				if(++numOfPrime % 10 == 0) {
    					System.out.println();
    				}
    			}
    		}
    		System.out.println();
    		System.out.println("共有" + numOfPrime + "个质数");
    	}
    
    
    }

    3.网上拷贝而来,参考

    • 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。这里有个题外话,关于孪生素数,有兴趣的道友可以再另行了解一下,由于与我们主题无关,暂且跳过。这里要注意的一点是,在6的倍数相邻两侧并不是一定就是质数。
    • 此时判断质数可以6个为单元快进,即将方法(2)循环中i++步长加大为6,加快判断速度,原因是,假如要判定的数为n,则n必定是6x-1或6x+1的形式,对于循环中6i-1,6i,6i+1,6i+2,6i+3,6i+4,其中如果n能被6i,6i+2,6i+4整除,则n至少得是一个偶数,但是6x-1或6x+1的形式明显是一个奇数,故不成立;另外,如果n能被6i+3整除,则n至少能被3整除,但是6x能被3整除,故6x-1或6x+1(即n)不可能被3整除,故不成立。综上,循环中只需要考虑6i-1和6i+1的情况,即循环的步长可以定为6,每次判断循环变量k和k+2的情况即可,理论上讲整体速度应该会是方法(2)的3倍。代码如下:
    • [cpp] view plain copy
    • bool isPrime_3( int num )  
    • {  
    •                  //两个较小数另外处理  
    •                  if(num ==2|| num==3 )  
    •                                  return 1 ;  
    •                  //不在6的倍数两侧的一定不是质数  
    •                  if(num %6!= 1&&num %6!= 5)  
    •                                  return 0 ;  
    •                  int tmp =sqrt( num);  
    •                  //在6的倍数两侧的也可能不是质数  
    •                  for(int i= 5;i <=tmp; i+=6 )  
    •                                  if(num %i== 0||num %(i+ 2)==0 )  
    •                                                  return 0 ;  
    •                  //排除所有,剩余的是质数  
    •                  return 1 ;