关于算法:欧拉函数求小于等于n且与n互质的数的个数

46次阅读

共计 1412 个字符,预计需要花费 4 分钟才能阅读完成。

求小于等于 n 且与 n 互质的数的个数

互质穷举法

  1. 互质:两个数互质代表两者最大公约数为 1
  2. 最大公约数求法:辗转相除法,最小公倍数:较大值除以最大公约数乘以较小值
  3. 辗转相除法:

    1. 较大的数 a 取模较小的数 b,得取模值 c
    2. 若取模值等于 0 则最大公约数为取模值,否则持续下一步
    3. a 与 c 再次取模,回到第二步

      // 求最大公约数 gcd 以及最大公倍数 lcm
       // 36 24 36/24
       // 24 12 24/12
       // 0 完结最大公约数为 12
       // 求最小公倍数
       // lcm(a, b) = (a * b)/gcd(a, b)
       public static int gcd(int a, int b){
        //a>=b
        // 辗转相除法
        if (b==0){return a;}
        return gcd(b,a%b);
       }
  4. 穷举到 n,一一判断该数与 n 的最大公约数是否为 1,即是否为互质

论断:能够实现,但工夫复杂度太高

采取欧拉函数进行求取

在数论,对正整数 n,欧拉函数是小于等于 n 的正整数中与 n 互质的数的数目.

n 为正整数 n,p1、p­­­­2 ……pn 为正整数 n 的质因数

n 的质因数:既是 n 的因数,又是质数的数

计算方法:

$$
\phi (n) = n \times (\frac{p_1-1}{p_1})\times (\frac{p_2-1}{p_2})\cdots\times (\frac{p_n-1}{p_n})
$$

例:

$$
\phi (10) = 10 \times \frac{1}{2}\times \frac{4}{5} = 4
$$

  1. 质数的求法:因数只有 1 和其自身

    1. 单个质数 n 的判断

      顺次判断 2 到 的数被 n 取模的值是否等于零,存在任意一个即不为质数

      当 p 大于 时,代表数 p 肯定能够失去一个小于 的数和一个大于 的成对因数,不为质数

    2. 从 2 到 n 的质数的判断

      非穷举,穷举工夫复杂度为 O(n),应用素数筛法为 O()

      为保障效率,质数为 false,合数为 true

      1. 标记 2 到 n 的数都为质数,为 false,布尔数组默认值为 false,无需再一一标记
      2. 从 2 开始标记数,找到第一个为 false 的数 p
      3. 标记数 p 的倍数为合数,即为 true,倍数标记从 p p 开始,直至数 p 等于,完结标记

        起因:

        p 的倍数的因数必有 p,不合乎质数条件,每次从 pp 开始标记是因为 p - 1 的局部曾经进行了标记,不再反复标记,

4) 使得下一个数 p 为未被标记为合数的数,即数值仍为 333333false 的数,反复第三步

5) 将标记为 false 的,即为质数的全副输入

  1. 采取素数筛法求取质数时,可将倍数标记的操作批改为乘以(1-1/p),使得每一个数都能乘以其质因数

  1. 顺次存入数组中,最初对立顺次输入后果。

    public static int f1(int n){
         int res = n;
         for (int i = 2;i*i<=n;i++){if (n % i==0){res = res / i*(i-1);//res/i
                 while (n % i == 0){n/=i;}
             }
         }
         if (n>1){res = res/n*(n-1);
         }
         return res;
     }
     // 区间内欧拉函数取值
     public static int[] f2(int n){int[] count = new int[n+1];
         for (int i = 1;i <= n;i++){count[i]=i;
         }
         for (int i =2 ;i <= n;i++){if (count[i] == i){for (int j = i;j <= n;j+=i){count[j] = count[j]/i*(i-1);
                 }
             }
         }
         return count;
     }

知识点:

  1. 最大公约数、最小公倍数
  2. 繁多质数判断
  3. 质数筛法:埃氏筛法
  4. 欧拉函数

正文完
 0