例子:循环语句--素数问题2

1、基本算法:

根据素数定义:一个大于1的自然数只能被1和它本身整除,即可利用for循环逐次计算,求解素数,代码如下:

 1 n = int(input('>>>'))
 2 
 3 import datetime
 4 start = datetime.datetime.now()
 5 
 6 for i in range(2,n+1):
 7     for j in range(2,i):
 8         if i % j == 0:
 9             break
10     else:
11         print(i,end=' ')
12 
13 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds()
14 print()
15 print(delta)
16 **********************************************
17 D:untitledproject2venvScriptspython.exe D:/untitled/project2/day1/sushu.py
18 >>>10000
19 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97……
20 1.062382
21 
22 Process finished with exit code 0

2、利用奇偶性优化算法:

根据偶数均可整除2性质,由此可知偶数均不是质数,故可优先排除偶数,现将代码优化如下:

 1 n = int(input('>>>'))
 2 print(2,end=' ')
 3 
 4 import datetime
 5 start = datetime.datetime.now()
 6 
 7 for i in range(3,n+1,2):
 8     for j in range(3,i,2):
 9         if i % j == 0:
10             break
11     else:
12         print(i,end=' ')
13 
14 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds()
15 print()
16 print(delta)
17 **************************************************
18 D:untitledproject2venvScriptspython.exe D:/untitled/project2/day1/sushu.py
19 >>>10000
20 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83……
21 0.53969
22 
23 Process finished with exit code 0

3、利用所有大于10的质数中,个位数只有1、3、7、9

根据所有大于10的所有奇数,但凡个位数为5的数字均可整除,故可利用此性质再次优化代码:

 1 n = int(input('>>>'))
 2 print(2,end=' ')
 3 
 4 import datetime
 5 start = datetime.datetime.now()
 6 
 7 for i in range(3,n+1,2):
 8     if i > 10 and i % 10 == 5:
 9         continue
10     for j in range(3,i,2):
11         if i % j == 0:
12             break
13     else:
14         print(i,end=' ')
15 
16 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds()
17 print()
18 print(delta)
19 **************************************************
20 D:untitledproject2venvScriptspython.exe D:/untitled/project2/day1/sushu.py
21 >>>10000
22 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97……
23 0.501726
24 
25 Process finished with exit code 0

4、利用质数平方根性质

假设整数m有一个比它的平方根m^(1/2)还要大的因数的话,即m=k1*k2,其中,k1>=m^(1/2)+1,则其另一个因数k2<=m^(1/2)。因此,整数m的因数(如果有的话)只需循环至m的平方根即可,现将代码优化如下:

 1 n = int(input('>>>'))
 2 print(2,end=' ')
 3 
 4 import datetime
 5 start = datetime.datetime.now()
 6 
 7 for i in range(3,n+1,2):
 8     if i > 10 and i % 10 == 5:
 9         continue
10     for j in range(3,int(i**0.5)+1,2):
11         if i % j == 0:
12             break
13     else:
14         print(i,end=' ')
15 
16 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds()
17 print()
18 print(delta)
19 *********************************************************
20 D:untitledproject2venvScriptspython.exe D:/untitled/project2/day1/sushu.py
21 >>>10000
22 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97……
23 0.02498
24 
25 Process finished with exit code 0

5、利用大于等于5的质数一定和6的倍数相邻性质

根据所有大于等于5的质数一定和6的倍数相邻性质,对整体代码进行调整:

 1 # coding=gbk
 2 n = int(input('>>>'))
 3 print(2,3,end=' ')
 4 
 5 import datetime
 6 start = datetime.datetime.now()
 7 
 8 for i in range(5,n,2):
 9     if (i+1) % 6 == 0 or (i-1) % 6 == 0:#可能是素数
10         for j in range(5,int(i**0.5)+1,2):
11             if i % j == 0:
12                 break
13         else:
14             print(i,end=' ')
15 
16 delta = (datetime.datetime.now() - start).total_seconds()
17 print()
18 print(delta)
19 **********************************************************
20 E:python文件夹venvScriptspython.exe E:/python文件夹/sushu.py
21 >>>10000
22 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73 79 83 89 97……
23 0.011966
24 
25 Process finished with exit code 0

第五种方法要注意大于5的质数一定和6的倍数相邻,但是与6的倍数相邻的不一定是质数。比如i等于223的时候,223-1=222,222除以6得到整数37(代码第9行),因此223进入循环(代码第10行),223开方+1等于15,j分别取5、7、9、11、13,223分别除j没有整除,因此输出223是质数(代码13~14行)。比如i等于49,49-1=48,48除以6得到整数8(代码第9行),因此49进入循环(代码第10行),49开方+1等于8,j分别取5、7,49除j=7的时候是整除,判断语句生效(代码第11行),跳出该循环(这里的循环指的是代码第10行的循环,第8行的代码循环进入i=51的新一轮)。

这里一定要注意各层的嵌套问题,不能搞混。

看一看各个方法的运行时间,是逐步降低的,代码的效率是逐步提升的。

原文地址:https://www.cnblogs.com/linfengs/p/11655837.html