本文已参与「新人创作礼」活动,一起开启掘金创作之路。
原理:
除了2和3外,其余素数都与6的倍数相邻,这些素数都满足6n±1,也就是说这些素数都分布在6的倍数的邻数上。总结为一句话:大于等于5的质数一定和6的倍数相邻。例如:5、7, 11、13、17等。但是与6的倍数相邻的不一定是素数,有可能是6倍邻数的倍数,例如25、35、49,这些数就分别是5,7的倍数。
这是个trivial的素数分布特征,因模6的余数中只有1和5与6互素,故从5开始的素数必与6的倍数相邻。
设计:
算法设计的时候,除了2和3外需要判断一个数是否为素数。 第一步:先判断是否为6倍邻数,如果是则执行第二步; 第二步:判断这个数是否为6倍邻数的倍数,如若不是则这个数为素数
分析:
1、大于等于5的素数必定为6倍邻数证明
6倍以外的数分别有:6n+1,6n+2,6n+3,6n+4,6n+5 其中6n+2,6n+3,6n+4三个数都可以分解: 6n+2=2(3n+1) 6n+3=3(2n+1) 6n+4=2(3n+2) 所以以上三个数必不可能是素数,剩下的只有6n+1,6n+5可能存在素数
2、6n+1和6n+5的素数判断
在判断6n+1和6n+5是否为素数过程中只需判断这个数是否为6倍邻数的倍数即可断定
为何不需要判断这个数是否为6n+2,6n+3,6n+4的倍数 首先,6n+2,6n+4为偶数,不可能是6n+1,6n+5这个两个奇数的因数,自然就不用判断 然后,6n+3=3(2n+1),所以6n+3必为3的倍数,3的倍数不分布在6n+1上,也不分布在6n+5上。 因为
当n为整数时,无论n取何值,上面这两个式子都不可能为整数。 所以6n+1和6n+5,不可能为6n+3的倍数。 故6n+1和6n+5,只可能为6m+1和6m+5的倍数。 存在6倍邻数的两个因数是6倍邻数。
素数判断函数
bool isprime(int num) {
if (num == 2 || num == 3) {
return true;
}
//如果不与6的倍数相邻,肯定不是素数
if (num % 6 != 1 && num % 6 != 5) {
return false;
}
//对6倍邻数进行判断,是否为6倍邻数的倍数
for (int i = 5; i <= sqrt(num); i += 6) {
if (num % i == 0 || num % (i + 2) == 0) {
return false;
}
}
return true;
}