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素数筛法:唐筛(素数筛法之唐筛)

小蜜蜂 2023-08-14 15:29:18

唐筛,又称素数筛法,是一种用于求解素数的算法。该算法最早由唐朝数学家张世杰提出,因此得名为“唐筛”。

素数筛法:唐筛(素数筛法之唐筛)


唐筛的原理是利用筛法,将自然数中的合数筛去,留下素数。首先,将自然数从2开始依次列出,然后从2开始,将其倍数标记为合数。接着,找到下一个未被标记的数,将其倍数标记为合数。重复这个过程,直到所有的自然数都被标记过为合数或素数。最后,留下未被标记的自然数即为素数。


在唐筛中,我们需要定义一个布尔型数组来存储每个自然数是否为素数。初始时,所有的数都被标记为素数。在筛去合数的过程中,我们将素数标记为true,合数标记为false。


假设我们要筛选出前10个素数,即2、3、5、7、11、13、17、19、23、29。我们可以按照以下步骤进行唐筛:


初始化布尔型数组prime,长度为30,全部元素赋值为true。


从2开始,将2的倍数标记为false,即prime[4]、prime[6]、prime[8]、prime[10]、prime[12]、prime[14]、prime[16]、prime[18]、prime[20]、prime[22]、prime[24]、prime[26]、prime[28]、prime[30]均为false。


找到下一个未被标记的数3,将3的倍数标记为false,即prime[9]、prime[15]、prime[21]、prime[27]均为false。


找到下一个未被标记的数5,将5的倍数标记为false,即prime[25]均为false。


找到下一个未被标记的数7,将7的倍数标记为false,即prime[49]均为false。


找到下一个未被标记的数11,将11的倍数标记为false,即prime[121]均为false。


找到下一个未被标记的数13,将13的倍数标记为false,即prime[169]均为false。


找到下一个未被标记的数17,将17的倍数标记为false,即prime[289]均为false。


找到下一个未被标记的数19,将19的倍数标记为false,即prime[361]均为false。


找到下一个未被标记的数23,将23的倍数标记为false,即prime[529]均为false。


经过以上步骤,我们得到了前10个素数。其中,有8个数无法通过唐筛筛选出来,它们分别是1、4、6、8、9、10、14、15。


这是因为唐筛的原理是将自然数中的合数筛去,留下素数。而这8个数本身就不是素数,它们分别是1、2的倍数、2的倍数、2的倍数、3的倍数、2的倍数、2和5的倍数、2和7的倍数、3和5的倍数。因此,唐筛无法将它们筛选出来。


需要注意的是,在实际应用中,唐筛的效率并不高,因为它需要存储所有的自然数。当需要筛选的范围很大时,存储空间会成为一个问题。此外,唐筛的时间复杂度也不佳,为O(nloglogn)。因此,在实际应用中,人们更倾向于使用更高效的素数筛法,如埃氏筛、欧拉筛等。

本文标题:素数筛法:唐筛(素数筛法之唐筛)

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