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2020-2021:teams:legal_string:王智彪:数论

这是本文档旧的修订版!


数论

整除

如果 $k_{1},k_{2}$ 互质,则 $k_{1}+k_{2}$ 与 $k_{1}×k_{2}$ 互质。

在自然数集中,小于 $n$ 的质数约有 ${\frac {n} {ln(n)}}$ 个。

切比雪夫定理

$1.$ 对整数 $n>3$ ,则至少存在一个质数 $p$ ,符合 $n<p<2n-2$ 。

$2.$ 对任意自然数 $n > 6$ , 至少存在一个 $4k + 1$ 型和一个 $4k + 3$ 型素数 $p$ 使得 $n < p < 2n$ 。

$3.$ 对任意自然数 $k$ , 存在自然数 $N$ , 对任意自然数 $n > N$ 至少存在 $k$ 个素数 $p$ 使得 $n < p < 2n$ 。

$Miller-Rabin$

$Miller-Rabin$ 的复杂度是 $O(klogn)$ ,其中 $k$ 是测试次数。

质数筛法

埃氏筛

思想: 从小到大枚举分析每一个数,然后同时把当前这个数的所有(比自己大的)倍数记为合数,那么运行结束的时候没有被标记的数就是素数了。

int v[N];
void primes(int n) {
    memset(v, 0, sizeof v);
    for(int i = 2;i <= n; ++ i){
        if(v[i])continue;
        for(int j = i;j <= n / i; ++ j) v[i * j] = 1;
    }
}

时间复杂度: $O(nlog_{10}log_{10}n)≈O(n)$ ,所以它的时间复杂度其实是劣于线性筛的。这里补充自然数以及合数的和都是 $O(log_{10}n)$ ,质数为 $O(log_{10}log_{10}n)$ 。

虽然其时间复杂度比较劣,但这种思想是很值得学习的。如果需要筛一个 $[L,R]$ 的区间内的素数,我们需要先看 $sqrt(R)$ 的范围,然后预处理出这个范围内的素数。然后从小到大枚举素数,找到不小于 $L$ 的最小 $p$ 的倍数,且不能是 $p$ 本身,然后按照这个筛法打标记,复杂度是 $O(R-L+{\sqrt {R}})$ 。代码如下:

memset(st, 0, sizeof st);for (int i = 0; i < cnt; i ++ ) {
​			LL p = primes[i];// 先筛一遍for (LL j = max(p * 2, (l + p - 1) / p * p); j <= r; j += p)
​				st[j - l] = true;}

线性筛(欧拉筛)

扫到一个数字 $i$ 时,如果没有标记过,则为质数。

不然 $i$ 为合数,考虑将质数数组中从小到大开始给 $i×prime[j]$ 打标记,直到 $i%prime[j]==0$ ,这时我们找到了 $i$ 的最小质因子 $prime[j]$ ,在此之前的质因子全都比 $i$ 的最小质因子要小,所以打标记的数字,都是因为枚举到了这个数字的最小质因子才打的,之后的数字,因为都比最小质因子要大,所以不打标记,直接 $break$ 。所以每个数字因为只有一个最小质因子,所以只枚举了一次,复杂度为 $O(n)$ 。并且我们在筛的同时,也拿到了 $1~n$ 每个数字的最小质因子。

const int N = 10005;
int n, primes[N], cnt,min_prime[N];
bool vis[N];
inline void get_prime() {
	for(register int i = 2; i <= n; i ++) {
		if(!vis[i]) primes[ ++ cnt] = i;
		for(register int j = 1; j <= cnt && i * primes[j] <= n; ++ j) {
			vis[i * primes[j]] = 1;
			if(i % primes[j] == 0) {
				min_prime[i]=prime[j];// 最小质因子 
				break;
			}
		}
	}
}

反素数

如果 $n$ 是 $1…n$ 中正约数个数最多的数,且唯一,也就是约数最多且最小,那么 $n$ 就是反素数。

若 $N≤2^{31}$ , $1…N$ 中任何数的不同质因子都不会超过 $10$ 个且所有质因子的质数都不会超过 $30$ 。因为光 $2$ 乘到 $31$ 这个数都比 $N$ 大。所以反素数都可以表示为 $2^{c_{1}}×3^{c_{2}}×5^{c_{3}}×7^{c_{4}}×11^{c_{5}}×13^{c_{6}}×17^{c_{7}}×19^{c_{8}}×23^{c_{9}}×29^{c_{10}}$ ,其中 $c$ 数组递减。

所以我们可以直接 $dfs$ 找到前十个质数

例 $1$

题目

给定一个正整数 $n$ ,输出最小的整数,满足这个整数有 $n$ 个因子,即求因子数一定的最小反素数。

题解

按上面的剪剪枝,乱写就行了。

代码

代码

#include<bits/stdc++.h> 
using namespace std;
typedef long long ll;
typedef unsigned long long ull;
 
int num[12]={2,3,5,7,11,13,17,19,23,29};
int cnt[12];
int n;
ull ans=9e18;
void dfs(int now,ull q,int pos) {
	if(now==n) {
		if(q<ans) ans=q;
		return;
	}
	if(pos>=10) return;
	ull tmp=q;
	for(int i=1;(i+1)*now<=n;i++) {
		if(pos!=0) {
			if(i>cnt[pos-1]) break;
		}
		tmp*=num[pos];
		if (tmp>2e18) break;
		if(n/now%(i+1)!=0) continue;
		cnt[pos] = i;
		dfs(now*(i+1),tmp,pos+1);
	}
}
 
int main() {
	scanf("%d",&n);
	dfs(1,1,0);
	printf("%llu",ans);
	return 0;
}
2020-2021/teams/legal_string/王智彪/数论.1632411413.txt.gz · 最后更改: 2021/09/23 23:36 由 王智彪