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C++怎么使用欧拉线性筛法求素数

浅宇姑娘_2930

浅宇姑娘_2930

发布时间:2026-10-31 13:37:16

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来源于php中文网

原创

欧拉筛确保每个合数仅被其最小质因子筛一次;通过if(i%primes[j]==0)及时break,避免重复筛,实现线性时间复杂度。

c++怎么使用欧拉线性筛法求素数

欧拉筛的核心逻辑:每个合数只被最小质因子筛一次

欧拉筛(线性筛)不是靠“标记倍数”来筛,而是用已知质数去生成新合数,并强制要求:只用当前数的最小质因子去筛。关键在于 if (i % primes[j] == 0) 这个判断——一旦成立,立刻 break,防止用更大的质数重复筛同一个合数。

比如筛到 i = 12 时,primes = [2,3,5,...],先用 2 筛出 12 * 2 = 24;接着用 3,发现 12 % 3 == 0,说明 3 是 12 的最小质因子(因为 12 = 2²×3),再往后用 5 筛 12×5=60 就不对了——60 的最小质因子是 2,它早该在 i=30 时被 2 筛掉。所以必须在此中断。

标准实现模板与关键变量含义

以下是最常用、无冗余的 C++ 实现(std::vector 版本),注意三个核心变量的作用:

std::vector<int> primes;
std::vector<bool> is_prime(n + 1, true);
is_prime[0] = is_prime[1] = false;
for (int i = 2; i <= n; ++i) {
    if (is_prime[i]) primes.push_back(i);
    for (int j = 0; j < primes.size() && i * primes[j] <= n; ++j) {
        is_prime[i * primes[j]] = false;
        if (i % primes[j] == 0) break;
    }
}
  • primes:只存质数,顺序即筛出顺序,后续可直接用于质因数分解等
  • is_prime[i]:布尔数组,下标即数字,true 表示尚未被筛,最终为质数
  • i * primes[j] :防止越界,这是循环终止条件之一,不能省略

常见错误:break 位置错、越界、初始化遗漏

这三个地方写错,筛出来的就不是线性复杂度,甚至结果错误:

C++14
C++14

C++14 对 C++11 的修正与增强版本,适合旧系统维护和较老工具链兼容。

下载

立即学习“C++免费学习笔记(深入)”;

  • 把 break 写在 if 外面,或漏掉 break → 同一个合数被多次标记,退化成埃氏筛,时间变 O(n log log n)
  • i * primes[j] 没判 n 接近 INT_MAX 时)
  • 忘记设 is_prime[0] = is_prime[1] = false → 0 和 1 被误认为质数
  • 用 int i = 1 开始循环 → 1 % primes[0] 永远不为 0,但 1 不是质数,且 1 * primes[j] 会把所有质数本身标为合数

筛完后怎么快速查某个数是不是素数?

筛完后,is_prime[x] 就是 O(1) 查询答案,前提是 x 且已分配足够空间。不要在筛完后再遍历 <code>primes 去二分查找——那是浪费已有的布尔表。

如果只需要质数列表而不需要单点查询,可以省掉 is_prime 数组,只维护 primes,并在内层循环中用 primes[j] 替代 <code>i % primes[j] == 0 的判断逻辑(本质相同,但更难理解)。不过绝大多数场景建议保留 is_prime,清晰且复用性强。

边界值容易被忽略:当 n 时,<code>primes 为空,is_prime 数组长度应为 n+1(哪怕 n=0),否则 is_prime[0] 访问越界。

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