分析之前我们先看一下埃氏筛和欧拉筛的代码:
1.Eraosthenes(埃拉托斯尼筛法)埃氏筛法
时间复杂度O(nlogn)
const int maxn=2e6+6;
bool isprime[maxn];
void seive(){memset(isprime,true,sizeof(isprime));isprime[0]=isprime[1]=false;for(int i=2;i<=maxn-6;i++){if (isprime[i]) {for (int j = i * i; j <= maxn-6; j += i) {isprime[j] = false;}}}
}
2.欧拉筛法
时间复杂度O(n)
const int N = 1e8 + 3;
bool isprime[N];
int prime[N],cnt;
void ola(int n) {memset(isprime, true, sizeof(isprime));isprime[1] = 0;for (int i = 2; i <= n; i++) {if (isprime[i]) prime[++cnt] = i;//如果i没有被前面的数筛掉,则i是素数for (int j = 1; j<=cnt&&prime[j] <= n/i; j++) {//j枚举已经筛出的素数,该循环起到筛掉枚举素数的倍数的作用isprime[i * prime[j]] = 0;//把i*prime[j]筛掉if (i % prime[j] == 0) break;//保证不会重复筛}}
}
详细筛选过程:
埃氏筛:
假如要筛选素数的范围为1~20000
用isprime[i] 来表示 i 是否为素数
首先把所有的 isprime[] 里面的值都置为true
首先对于0 和 1 设置为false 表示不为质数
用 i 表示从 2 遍历到20000 如果 i 是 素数就进行操作
大体进行流程:
从2开始
将2*2、3*2、4*2、5*2、、、、、、10000*2 所有得到的值
isprime[i] 置为false 表示他们都不是素数
然后从3开始
将2*3、3*3、4*3、5*3、、、、、、6666*3 所有得到的值
isprime[i] 置为false 表示他们都不是素数
然后从4开始(注意这里的4不是素数,故不进行筛选)
然后从5开始
将2*5、3*5、4*5、5*5、、、、、、4000*5 所有得到的值
isprime[i] 置为false 表示他们都不是素数
、、、、、、
最后从20000结束循环(注意这里的20000不是素数,故不进行筛选)
最终我们得到的所有的isprime[i] 里面为true 的即为素数
欧拉筛:
假如要筛选素数的范围为1~20000
用isprime[i] 来表示 i 是否为素数
首先把所有的 isprime[] 里面的值都置为true
首先对于0 和 1 设置为false 表示不为质数
用 i 表示从 2 遍历到20000 如果 i 是 素数就进行操作
(操作:对于每一个 i 乘上已经得到的所有素数,如果遇见了i 可以整除的质数,跳出循环,对于i+1进行操作)
大体进行流程:
从2开始
将2*2得到的值
isprime[i] 置为false 表示他都不是素数
从3开始
将2*3、3*3得到的值
isprime[i] 置为false 表示他都不是素数
从4开始
将2*4得到的值(注意这里对于3*4没有进行筛选,因为4可以整除2,那么就不需要筛后面的数)
isprime[i] 置为false 表示他都不是素数
从5开始
将2*5、3*5、5*5得到的值
isprime[i] 置为false 表示他都不是素数
、、、、、、
从20000结束循环(因为2*20000大于我们要找的范围,故直接退出)
最终我们得到的所有的isprime[i] 里面为true 的即为素数
为什么欧拉筛会比埃氏筛更快:
对于埃氏筛:
大家很容易就可以发现在筛的过程中例如对于6就有重复的筛选。而这一些重复的筛选就使我们筛选的过程中出现的时间的浪费。
对于欧拉筛:
欧拉筛效率高的原因:不重复筛选
欧拉筛特点:合数都是被它的最小素因子筛去的
由上面两点我们就可以得到欧拉筛在筛的时候,将埃氏筛重复筛的过程跳过了,这样就使欧拉筛的时间消耗更小。
筛法做法正确简单证明:
埃氏筛:
例如对于 i=11 ,我们循环 i 到 11 的时候可以直接判断它为素数
原因:
前面所有比11 小的质数 例如2 、3、5、7 都已经把
他们能乘出来的所有合数都筛掉了
那么我们遍历到11的时候就可以直接判断它是否是合数了
欧拉筛:
欧拉筛是从1~20000遍历一遍
然后每一次遍历的时候和所有已经筛出来的素数相乘
虽然和埃氏筛的筛法不一样
但从总体来看我们可以发现筛选的数和埃氏筛差不多
只是去掉了重复的部分:(对于合数能够整除质数的退出操作保证了不会对重复数据进行筛选)
Devc++ 1~20000筛选时间比较:(左为埃氏筛,右为欧拉筛)
埃氏筛代码:
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;const int maxn=2e6+6;
const int N=20000;
bool isprime[maxn];void seive(){memset(isprime,true,sizeof(isprime));isprime[0]=isprime[1]=false;for(int i=2;i<=N;i++){if (isprime[i]) {for (int j = i * i; j <= N; j += i) {isprime[j] = false;}}}
}int main(){seive();int sum=0;for(int i=1;i<=20000;i++){if(isprime[i]){sum++;if(sum%5==0){printf("%d\n",i);}else{printf("%d ",i);}}}return 0;
}
欧拉筛:
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;const int maxn=2e6+6;
const int N=20000;
bool isprime[maxn];
int prime[N];
int cnt;void ola(int n) {memset(isprime, true, sizeof(isprime));isprime[1] = 0;for (int i = 2; i <= n; i++) {if (isprime[i]) prime[++cnt] = i;//如果i没有被前面的数筛掉,则i是素数for (int j = 1; j<=cnt&&prime[j] <= n/i; j++) {//j枚举已经筛出的素数,该循环起到筛掉枚举素数的倍数的作用isprime[i * prime[j]] = 0;//把i*prime[j]筛掉if (i % prime[j] == 0) break;//保证不会重复筛}}
}int main(){ola(20000);int sum=0;for(int i=1;i<=cnt;i++){if(i%5!=0)cout<<prime[i]<<" ";elsecout<<prime[i]<<endl;}return 0;
}