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C++如何判断一个正整数是否为史密斯数 (Smith Number)

老伟君_6320

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发布时间:2026-06-22 17:17:35

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来源于php中文网

原创

史密斯数是合数且其各位数字之和等于所有质因数(含重复)的各位数字之和;需先判断合数,再质因数分解并累加各因子数字和,最后比较相等。

c++如何判断一个正整数是否为史密斯数 (smith number)

什么是史密斯数?先看判定逻辑

史密斯数是一个合数(即非质数且大于1),其各位数字之和等于它的所有**质因数**(含重复)的各位数字之和。注意两点:必须是合数;质因数分解后要展开重复因子(比如 4 = 2 × 2,质因数数字和是 2 + 2 = 4,不是 2)。

怎么写一个可靠的 isSmithNumber 函数

核心分三步:判断是否为合数 → 分解质因数(带重复)→ 分别计算原数和质因数的各位数字和。关键细节:

  • n == 1 或质数直接返回 false(史密斯数定义排除质数和1)
  • 质因数分解时,用试除法从 2 到 sqrt(n) 即可,剩余大于1的 n 是最后一个质因数
  • 计算数字和用循环取余更稳,避免字符串转换带来的额外开销和 locale 依赖

示例片段(C++17):

int digitSum(int n) {
    int s = 0;
    while (n) { s += n % 10; n /= 10; }
    return s;
}
<p>bool isSmithNumber(int n) {
if (n < 4) return false; // 最小合数是4
int sumOrig = digitSum(n);</p><pre class='brush:php;toolbar:false;'>int sumPrimeFactors = 0, temp = n;
for (int f = 2; f * f <= temp; ++f) {
    while (temp % f == 0) {
        sumPrimeFactors += digitSum(f);
        temp /= f;
    }
}
if (temp > 1) sumPrimeFactors += digitSum(temp); // 剩余大质因数

return sumOrig == sumPrimeFactors;

}

C++14
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常见错误:把质数或1当成史密斯数

很多实现漏掉合数检查,导致 2、3、5 等质数被误判。例如 digitSum(2) == 2,质因数只有 2,数字和也是 2,但史密斯数明确定义要求“合数”。

  • 务必在函数开头加合数判断:if (n
  • isPrime 要高效且正确:对 2 单独处理,奇数只试到 sqrt(n),别忘了 1 和 2 的边界
  • 不要用 n % 2 == 0 就认为是合数——2 是质数

性能与边界要注意什么

对单次判断,O(√n) 质因数分解足够快;但若批量判断(如找前100个史密斯数),可预筛合数+质数表加速。另外几个易忽略点:

  • int 溢出风险:输入若接近 INT_MAX,f * f 可能溢出,建议用 f 或 <code>long long f
  • digitSum 对 0 返回 0,但史密斯数定义中 n > 0,无需特殊处理
  • 标准库无现成质因数分解,别试图用 std::factorize(不存在)

真正卡住人的往往不是算法,而是没读清“合数”这个前提,以及质因数要展开重复计数——比如 999 = 3×3×3×37,质因数数字和是 3+3+3+3+7 = 19,不是 3+37。

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