python

超轻量级php框架startmvc

python素数筛选法浅析

更新时间:2020-05-25 05:48:01 作者:startmvc
原理:  素数,指在一个大于1的自然数中,除了1和此整数自身外,不能被其他自然数整

原理:

  素数,指在一个大于1的自然数中,除了1和此整数自身外,不能被其他自然数整除的数。在加密应用中起重要的位置,比如广为人知的RSA算法中,就是基于大整数的因式分解难题,寻找两个超大的素数然后相乘作为密钥的。一个比较常见的求素数的办法是埃拉托斯特尼筛法(the Sieve of Eratosthenes) ,说简单一点就是画表格,然后删表格,如图所示:

  从2开始依次往后面数,如果当前数字一个素数,那么就将所有其倍数的数从表中删除或者标记,然后最终得到所有的素数。

有一个优化:

标记2和3的倍数的时候,6被标记了两次。所以从i的平方开始标记,减少很多时间。

比如3的倍数从9开始标记,而不是6,并且每次加6。

除了2以外,所有素数都是奇数。奇数的平方还是奇数,如果再加上奇数就变成了偶数一定不会是素数,所以加偶数(2倍素数)。

预先处理了所有偶数。

注意:1既不是素数也不是合数,这里没有处理1。


#! prime.py 
import time 
 
def primes(n): 
 P = [] 
 f = [] 
 for i in range(n+1): 
 if i > 2 and i%2 == 0: 
 f.append(1) 
 else: 
 f.append(0) 
 
 i = 3 
 while i*i <= n: 
 if f[i] == 0: 
 j = i*i 
 while j <= n: 
 f[j] = 1 
 j += i+i 
 i += 2 
 
 P.append(2) 
 for i in range(3,n,2): 
 if f[i] == 0: 
 P.append(i) 
 
 return P 
 
def isPrime(n): 
 if n > 2 and n%2 == 0: 
 return 0 
 
 i = 3 
 while i*i <= n: 
 if n%i == 0: 
 return 0 
 i += 2 
 
 return 1 
 
def primeCnt(n): 
 cnt = 0 
 for i in range(2,n): 
 if isPrime(i): 
 cnt += 1 
 return cnt 
 
if __name__ == '__main__': 
 start = time.clock() 
 n = 10000000 
 P = primes(n); 
 print("There are %d primes less than %d"%(len(P),n)) 
 #for i in range(10): 
 # print(P[i]) 
 print("Time: %f"%(time.clock()-start)) 
 #for n in range(2,100000): 
 # if isPrime(n): 
 # print("%d is prime"%n) 
 #print("%d is "%n + ("prime" if isPrime(n) else "not prime")) 
 
 start = time.clock() 
 n = 1000000 
 print("There are %d primes less than %d"%(primeCnt(n),n)) 
 print("Time: %f"%(time.clock()-start) 

用素数筛选法求1千万以内的素数用了5.767s,

普通素数判断法求1百万以内的素数用了9.642s,

用C++素数筛选法求1亿以内的素数用了0.948s,

用C++普通素数判断法求1千万以内的素数用了3.965s,

可见解释语言确实比编译语言慢很多。

附C++程序,用了位压缩优化空间


#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <algorithm> 
using namespace std; 
#define N 100000001 
 
unsigned f[(N>>5)+5]; 
int p[5761456],m; 
void init() 
{ 
 int i,j; 
 for(i=4;i<N;i+=2) 
 f[i>>5]|=1<<(i&0x1F); 
 p[m++]=2; 
 for(i=3;i*i<N;i+=2) 
 if(!(f[i>>5]&(1<<(i&0x1F)))) 
 { 
 p[m++]=i; 
 for(j=i*i;j<N;j+=i+i) 
 f[j>>5]|=1<<(j&0x1F); 
 } 
 for(;i<N;i+=2) 
 if(!(f[i>>5]&(1<<(i&0x1F)))) 
 p[m++]=i; 
} 
int is_prime(int n) 
{ 
 int i; 
 for(i=0;p[i]*p[i]<=n;i++) 
 if(n%p[i]==0) 
 return 0; 
 return 1; 
} 
int isPrime(int n) 
{ 
 if(n>2 && n%2==0) 
 return 0; 
 int i=3; 
 while(i*i<=n) 
 { 
 if(n%i==0) 
 return 0; 
 i+=2; 
 } 
 return 1; 
} 
int main() 
{ 
 int n=0,i; 
 clock_t st=clock(); 
 init(); 
 /*for(i=2;i<10000000;i++) 
 if(isPrime(i)) 
 n++;*/ 
 printf("%d %dms\n",m,clock()-st); 
 /*while(~scanf("%d",&n),n) 
 { 
 i=lower_bound(p,p+m,n+1)-p; 
 printf("%d\n",i); 
 }*/ 
 return 0; 
} 

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

python 素数 筛选法