快速查找计算9百万万亿整数内全部素数(质数)的C++代码

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快速查找计算9百万万亿整数内全部素数(质数)的C++代码

2023-09-11 16:28| 来源: 网络整理| 查看: 265

用素数筛查找小于等于某个给定整数的全部素数,是一种较为高效的方法,具体的原理网上很多,这里就不赘述了。

但即使都是运用的素数筛原理,不同的算法设计,也可以带来巨大的效率差异。最近从网上搜索学习了相关的原理,验证相关的算法,顺便测试、完善了相关的C++代码,在这里贴出来,分享给有兴趣的读者。

以下两段代码,都可以计算查找9223372036854775807(9百万万亿)内的所有素数。

第一段代码的效率中等,但算法简单易理解。第二段代码据说是目前地球上发现的最高效的方法,但逻辑稍复杂,理解起来有些难度。

这两段代码我均在gcc version 9.2.0+unbutun 20.04 linux上测试通过。

使用第一种算法,在一台2核(CPU主频1.5GHz)+8GB内存的虚拟机(最小化模式安装unbutun 20.04操作系统)上计算查找十亿以内的所有素数,耗时15秒;在同样的硬件水平下,第二种算法耗时80毫秒,显然效率高很多。用第二种算法查找计算千亿范围内的全部素数,耗时4024毫秒;查找计算万亿范围内的全部素数,则耗时毫秒39秒,效率确实比第一种算法高很多。

当计算大量的素数时,需要大量的内存来保存所找到的素数。第一种算法使用动态数组来保存搜索到的素数,第二种算法在这方面的处理更为精准,细化。注意,如果你的计算机内存不大,建议不要尝试去计算超过万亿范围的素数。

第一种算法代码:

/*--------------------------------------------------------------------------------------- 功能:查找输出所有小于指定值的素数,上限是输出小于等于9223372036854775807的全部质数,并输出保存到CSV文件 ---------------------------------------------------------------------------------------*/ #include #include #include #include using namespace std; //long long型对应的最大整数为9223372036854775807 #define ll long long //CalPrime函数计算列出小于等于MaxInt的所有素数,并把找到的素数保存到PrimeList数组 void CalPrime(ll MaxInt,ll &CntPrime,ll PrimeList[]) { //MaxInt 要查找素数的范围上限; //CntPrime 小于等于MaxInt的素数个数(不包含1); //PrimeList 找到的素数存储到这个数组列表; ll i,j; clock_t start, end; bool *valid=new bool[MaxInt]; CntPrime=0; //开始计算,获取当前系统时间,以便计算结束时统计耗时 start = clock(); for(i=2; i


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