<p>应始终用 i * i ≤ n 作为循环条件,避免 sqrt(n) 因 double 精度丢失导致漏判合数,且防止溢出和浮点开销。</p>

is_prime 函数写得再快,只要边界或类型踩错一个坑,结果就静默错掉——比如 n == 1 返回 true,或者 long long 输入下 i * i 溢出变成负数导致死循环。
为什么不能直接用 sqrt(n) 做循环条件
因为 std::sqrt 返回 double,对大整数(比如接近 LLONG_MAX 的值)会丢失精度。例如 n == 1000000000000000000,sqrt(n) 可能算成 1000000000.0 或 999999999.999999,强制转 int 后少试一次因子,漏判合数。
更糟的是:浮点运算不内联、带开销,且无法被编译器优化掉。
- 永远用
i * i 替代 <code>i - 但必须保证
i * i不溢出:若n是long long,i也得是long long - 如果担心乘法开销(极少场景),可用
i ,整除安全,无溢出风险
怎么写一个不漏边界的 is_prime
质数定义只适用于正整数,且最小质数是 2。所有非正数、1、偶数(除 2 外)必须提前拦截,否则逻辑会进错分支。
立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;
n → 直接返回 <code>false(覆盖 1、0、负数)-
n == 2→ 返回true -
n % 2 == 0→ 返回false(排除其余偶数) - 奇数从
3开始试除,步长为2,条件用i * i
示例片段:
bool is_prime(long long n) {
if (n < 2) return false;
if (n == 2) return true;
if (n % 2 == 0) return false;
for (long long i = 3; i * i <= n; i += 2) {
if (n % i == 0) return false;
}
return true;
}要不要用 6k±1 优化
它确实跳过更多合数(比如 5、7、11、13、17、19…),但实际收益取决于输入分布。对单次调用或小范围数(n ),提升微乎其微;反而增加代码复杂度和分支预测失败概率。
- 仅当高频判断大数(如
n > 1e9)且已确认性能瓶颈时才值得引入 - 写法上要小心:
i从 5 开始,每次检查i和i + 2,然后i += 6 - 别忘了先排除能被 2 或 3 整除的数,否则 6k±1 前提不成立
批量判断时筛法比单个 is_prime 快得多
如果你要查 [2, N] 区间里几十个以上数是否为质数,反复调用 is_prime 是 O(M√N),而埃氏筛预处理是 O(N log log N),查起来 O(1)。
- 筛法只适合静态范围:N 不能太大(比如 > 1e8 就吃内存),且所有待查数必须 ≤ N
- 若待查数分散且最大值远超其他数(如查 5 和 1000000007),筛法反而浪费
-
vector<bool></bool>节省内存但访问慢;高频随机查建议用vector<char></char>
真正容易被忽略的不是算法选型,而是类型宽度和隐式转换:把 unsigned int 传给期望 int 的函数,或在 32 位环境里用 int i 算 long long n 的平方根——这些地方一错,连调试器都难抓。


















