Golang 实现求素数【输入N，求N内素数个数】

简介

什么是素数？
素数也叫质数，是指在大于1的自然数中，除了1和它本身以外不再有其他因数的自然数。

判断素数的方法：
思路一：判断一个数是否素数，只需要把m 被 2~m-1之间的每一个整数去除，如果都不能被整除，那么m就是一个素数。
思路二：用n分别去除2到sqrt(n)-1，如果能被整除，则表明此数不是素数，反之是素数。

解法

暴力方式

通过双层循环判断查找、时间复杂度 O(n^2)


//暴力判断 时间复杂度O(n^2)
func TestIsPrime(t *testing.T) {count:=0for i:=2; i< num ;i++  {if is_prime(i){count++}}fmt.Printf("Prim_Count: %v ; prime: %v; \n",count,num)
}
//暴力判断
func is_prime(num int) bool {//从2遍历到n-1，看看是否有因子for i := 2; i < num; i++ {if num %i == 0 {//发现一个因子被整除return false}}return true
}

利用sqrt平方根方法求素数的个数

利用sqrt平方根方法求素数的个数，函数的时间复杂度降为 O(sqrt(N))

利用sqrt平方根方法求素数的个数，例如 num =12 能够发现
12 = 2 × 6
12 = 3 × 4
12 = sqrt(12) × sqrt(12)
12 = 4 × 3
12 = 6 × 2
可以看到，后两个乘积就是前面两个反过来，反转临界点就在 sqrt(n)。
也就是说，如果在 [2,sqrt(n)] 这个区间之内没有发现可整除因子，就可以直接断定 n 是素数了，因为在区间 [sqrt(n),n] 也一定不会发现可整除因子。函数的时间复杂度降为 O(sqrt(N))


/*利用sqrt平方根方法求素数的个数，例如 num =12 能够发现12 = 2 × 612 = 3 × 412 = sqrt(12) × sqrt(12)12 = 4 × 312 = 6 × 2可以看到，后两个乘积就是前面两个反过来，反转临界点就在 sqrt(n)。也就是说，如果在 [2,sqrt(n)] 这个区间之内没有发现可整除因子，就可以直接断定 n 是素数了，因为在区间 [sqrt(n),n] 也一定不会发现可整除因子。函数的时间复杂度降为 O(sqrt(N))*/
func TestIsPrimeV2(t *testing.T) {fmt.Printf("nSqrt:%v \n",math.Sqrt(float64(num)))count:=0for i:=2; i< num; i++  {if is_prime_v2(i){//fmt.Printf("prime : %v \n",i)count++}}fmt.Printf("Prime_Count: %v ; prime: %v; \n",count,num)
}//利用Sqrt 判断是否素数
func is_prime_v2(num int) bool {nSqrt :=int(math.Sqrt(float64(num)))//fmt.Printf("nSqrt:%v \n",nSqrt)//从2遍历到n的方根，看看是否有因子for i := 2; i<= nSqrt ; i++ {if num%i == 0 {return false}}return true
}

高效实现求countPrimes

首先从2开始
我们知道 2 是一个素数，那么 2 × 2 = 4, 3 × 2 = 6, 4 × 2 = 8... 都不可能是素数了。
然后我们发现3也是素数，那么 3 × 2 = 6, 3 × 3 = 9, 3 × 4 = 12... 也都不可能是素数了


/*
高效实现 countPrimes
首先从2开始，我们知道 2 是一个素数，那么 2 × 2 = 4, 3 × 2 = 6, 4 × 2 = 8... 都不可能是素数了。
然后我们发现 3 也是素数，那么 3 × 2 = 6, 3 × 3 = 9, 3 × 4 = 12... 也都不可能是素数了。
*/
func TestIsPrimeV3(t *testing.T) {fmt.Printf("Prime_Count: %v ; prime: %v; \n",prime_count(num),num)
}
func prime_count(num int) int{bools := make([]bool,num)for i:=0; i<num ;i++ {bools[i]=true}for i:=2; i*i < num; i++{if bools[i] {for j:=i*i; j < num; j+=i {bools[j] = false}}}count:=0for  i:= 2; i < num; i++{if bools[i] {count++}}return count
}

代码可执行

package algorithmProjectimport ("fmt""math""testing"
)
var num=1000000/*
什么是素数？素数也叫质数，是指在大于1的自然数中，除了1和它本身以外不再有其他因数的自然数。判断素数的方法：思路一：判断一个数是否素数，只需要把m 被 2~m-1之间的每一个整数去除，如果都不能被整除，那么m就是一个素数。思路二：用n分别去除2到sqrt(n)-1，如果能被整除，则表明此数不是素数，反之是素数。
*///暴力判断 时间复杂度O(n^2)
func TestIsPrime(t *testing.T) {count:=0for i:=2; i< num ;i++  {if is_prime(i){count++}}fmt.Printf("Prim_Count: %v ; prime: %v; \n",count,num)
}
//暴力判断
func is_prime(num int) bool {//从2遍历到n-1，看看是否有因子for i := 2; i < num; i++ {if num %i == 0 {//发现一个因子被整除return false}}return true
}/*利用sqrt平方根方法求素数的个数，例如 num =12 能够发现12 = 2 × 612 = 3 × 412 = sqrt(12) × sqrt(12)12 = 4 × 312 = 6 × 2可以看到，后两个乘积就是前面两个反过来，反转临界点就在 sqrt(n)。也就是说，如果在 [2,sqrt(n)] 这个区间之内没有发现可整除因子，就可以直接断定 n 是素数了，因为在区间 [sqrt(n),n] 也一定不会发现可整除因子。函数的时间复杂度降为 O(sqrt(N))*/
func TestIsPrimeV2(t *testing.T) {fmt.Printf("nSqrt:%v \n",math.Sqrt(float64(num)))count:=0for i:=2; i< num; i++  {if is_prime_v2(i){//fmt.Printf("prime : %v \n",i)count++}}fmt.Printf("Prime_Count: %v ; prime: %v; \n",count,num)
}//利用Sqrt 判断是否素数
func is_prime_v2(num int) bool {nSqrt :=int(math.Sqrt(float64(num)))//fmt.Printf("nSqrt:%v \n",nSqrt)//从2遍历到n的方根，看看是否有因子for i := 2; i<= nSqrt ; i++ {if num%i == 0 {return false}}return true
}/*
高效实现 countPrimes
首先从2开始，我们知道 2 是一个素数，那么 2 × 2 = 4, 3 × 2 = 6, 4 × 2 = 8... 都不可能是素数了。
然后我们发现 3 也是素数，那么 3 × 2 = 6, 3 × 3 = 9, 3 × 4 = 12... 也都不可能是素数了。
*/
func TestIsPrimeV3(t *testing.T) {fmt.Printf("Prime_Count: %v ; prime: %v; \n",prime_count(num),num)
}
func prime_count(num int) int{bools := make([]bool,num)for i:=0; i<num ;i++ {bools[i]=true}for i:=2; i*i < num; i++{if bools[i] {for j:=i*i; j < num; j+=i {bools[j] = false}}}count:=0for  i:= 2; i < num; i++{if bools[i] {count++}}return count
}

结果验证

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