求質數數量 了解線性篩(尤拉篩)

2021-10-11 04:58:35 字數 2446 閱讀 2815

leetcode每日一題 204. 計數質數【簡單】

看到題第乙個想法就是判斷每個數是否是質數=》方法一

當然最簡單的想法會超時 然後就想到了如果某個數x是質數 那麼x的倍數必定是合數可以不用判斷

後來查了資料知道了原來有個學名 埃氏篩【埃拉託斯特尼篩法】=》方法二

這裡還對2的倍數進行了預處理 然而還是超時

def

countprimes

(n):

""" :type n: int

:rtype: int

"""import math

defisprime

(num)

:if num==

2or num==3:

return

true

if num==

1or num%2==

0:return

false

mid =

int(math.sqrt(num))+

1for i in

range(3

,mid,2)

:if num%i==0:

return

false

return

true

ret=

0for i in

range(2

,n):

if isprime(i)

: ret+=

1return ret

2. 埃氏篩

如果是質數 則將質數的倍數去除

大致流程:i去除

24,6,8,10…

39,15,21…

4非質數已去除

525,35………

def

countprimes2

(n):

""" :type n: int

:rtype: int

"""num =

set(

[i for i in

range(2

,n)]

)for i in

range(2

,n):

if i in num:

tmp=i*

2while tmp < n:

if tmp in num:

num.remove(tmp)

tmp +=i

return

len(num)

3. 尤拉篩
def

countprimes3

(n):

""" :type n: int

:rtype: int

"""prime=

isprime =

[true]*n

for i in

range(2

,n):

if isprime[i]

:for p in prime:

if p*i>=n:

break

isprime[p*i]

=false

if i%p==0:

break

return

len(prime)

這裡用prime來儲存當前已判斷的質數 從小到大

isprime用來記錄是否是質數

**好理解 最關鍵的就是

if i%p==0:break

這一條語句的目的是為了每乙個合數只讓最小質因數來判斷其為合數

所以將判斷次數變成了線性 並保證了不重複不遺漏

因為在prime中的質數是有序的 從小到大

即:prime[j] prime[j]*prime[j+1]*x

prime[j+1]並不是最小的能整除它的數 所以我們不需要繼續判斷prime[j]後面的質數與i相乘了

大致流程:

iprime

isprime變為false

2[2]43

[2,3]

6,94

[2,3]85

[2,3,5]

10,15,25

6[2,3,5]12…

……看了流程 我們可以總結

思想還是一樣 去除質數的倍數

實現方式與埃氏篩略有差別

埃氏篩:對於質數x 一次性去除所有x的倍數

而尤拉篩:對倍數i進行了遍歷 每次去除當前所有質數的i倍

我們以流程中的12舉例

當i=4時 我們先判斷4*2=8 為合數 此時i%prime[j] 即4%2 餘數為零

那麼這時我們退出 不再判斷 4*3=12 因為3並不是12的最小質因數

12的最小質因數為2

所以下面倍數i=6時 2*6=12 此時判斷12為合數

由此可見 每乙個合適有且僅有一次被判斷為合數 與埃氏篩相比大大減少了判斷次數

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