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标题:求测试下面程序以及一连串的问题
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九转星河
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求测试下面程序以及一连串的问题
因为原题不是正式版~把题目贴出来不太好看,我还是简单描述一下算了~

题目很简短--判断2^62范围内的质数,是就输出yes,不是就输出no

我自己写了个,但由于AC32位不支持long long 型,无法进行高位测试,想知道高位极限测试效率如何~

程序代码:
/*题目,判断2^62范围内的质数--效率至上!!!(我vc不支持long long 型,固无法进行高位测试--有兴趣的可以改改数据类型)*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#define STEP 10//选取推导循环步长周期的质数基数(在允许的范围内,STEP越大,遍历时间越短(但预备时间越长),STEP最好不要超过11(不要低于4))
int fun(char *b,int s[]);//求每个步长
int sum(int s[]);//求周期数
void set(int s[]);//求质数基数以及每个质数的数值
int judge_1(int s[],int n);
int judge_2(int s[],int n);
int judge_3(int s[],int n);

int judge_1(int s[],int n)
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-3;i++)
        if (n%s[i]==0)
            return 0;

    return 1;
}
int judge_2(int s[],int n)
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-2;i++)
        if (n==s[i])
            return 1;

    return 0;
}
int judge_3(int s[],int n)
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-2;i++)
        if (n%s[i]==0)
            return 1;

    return 0;
}

int fun(char *b,int s[])
{
    int i=0;
    int a=s[STEP-2];
    char *p=b;
    int kk=sum(s);

    for (i=s[STEP-1];i<=s[STEP-2]+kk;i++)
        if (judge_1(s,i))
        {
            *p++=i-a;//这里用指针能提高运行效率
            a=i;
        }

    return p-b;
}


void set(int s[])
{
    int i=0;
    int j=0;
    int k=0;

    for (i=2;k<STEP;i++)
    {
        for (j=2;j<=(int)sqrt(i);j++)
            if (i%j==0)
                break;

        if (j==(int)sqrt(i)+1)
            s[k++]=i;
    }
}
int sum(int a[])
{
    int i=0;
    int sum=1;
    for (i=0;i<STEP-3;i++)
        sum*=a[i];

    return sum;
}

int main()
{
    char *a=NULL;//char 型看完程序框架分析知道,char型其实存放小数据,能节省空间(虽然还是浪费了不少空间)~

    int step=0;
    int s[STEP]={0};

    int n=0;
    int i=0;
    int flag=0;

    set(s);//求质数基数以及每个质数的数值

    a=(char *)calloc(sum(s),sizeof(char));//使用动态内存分配能最大限度减少空间损失

    step=fun(a,s);

    while (scanf("%d",&n)!=EOF)
    {
        char *p=NULL;//用指针提高运行效率

        flag=1;

        if (n<2)
            flag=0;
        else if (judge_2(s,n))
            flag=1;
        else if (judge_3(s,n))
            flag=0;

        for (i=s[STEP-2],p=a;i<=(int)sqrt(n)&&flag;i+=*p++)
        {
            if (n%i==0)
                flag=0;

            if (p==a+step)
                p=a;
        }

          if (flag)
            printf("yes\n");
        else
            printf("no\n");
    }

    free(a);

    return 0;
}


下面有几个我想解决的问题:
首先,接受极限测试得先把关键数据改为long long 型~

1:算法有没有问题~结果是否会出错~
2:设STEP=10或者STEP=11如果题目要求每组测试数据要在1s内得出正确结果~极限测试会不会超时~
3:STEP 取值感觉取7到11的执行效率都差不多~是不是STEP对执行效率影响不大~还有STEP的最佳取值为多少~
4:听说用指针遍历数组能提高执行效率~但初步尝试用数组和指针效率差不多~事实是不是这个样子的~
5:对这题有没有什么较好的算法~可以拿出来交流一下~


[此贴子已经被作者于2017-1-9 22:11编辑过]

搜索更多相关主题的帖子: include 正式版 极限 如何 
2017-01-09 20:16
九转星河
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发现一个严重影响执行效率的问题~~~~

程序代码:
/*题目,判断2^62范围内的质数--效率至上!!!(我vc不支持long long 型,固无法进行高位测试--有兴趣的可以改改数据类型)*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#define STEP 10//选取推导循环步长周期的质数基数(在允许的范围内,STEP越大,遍历时间越短(但预备时间越长),STEP最好不要超过11(不要低于4))
int fun(char *b,int s[]);//求每个步长
int sum(int s[]);//求周期数
void set(int s[]);//求质数基数以及每个质数的数值
int judge_1(int s[],int n);
int judge_2(int s[],int n);
int judge_3(int s[],int n);

int judge_1(int s[],int n)
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-3;i++)
        if (n%s[i]==0)
            return 0;

    return 1;
}
int judge_2(int s[],int n)
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-2;i++)
        if (n==s[i])
            return 1;

    return 0;
}
int judge_3(int s[],int n)
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-2;i++)
        if (n%s[i]==0)
            return 1;

    return 0;
}

int fun(char *b,int s[])
{
    int i=0;
    int a=s[STEP-2];
    char *p=b;
    int kk=sum(s);

    for (i=s[STEP-1];i<=s[STEP-2]+kk;i++)
        if (judge_1(s,i))
        {
            *p++=i-a;//这里用指针能提高运行效率
            a=i;
        }

    return p-b;
}


void set(int s[])
{
    int i=0;
    int j=0;
    int k=0;

    for (i=2;k<STEP;i++)
    {
        int kk=(int)sqrt(i);

        for (j=2;j<=kk;j++)
            if (i%j==0)
                break;

        if (j==kk+1)
            s[k++]=i;
    }
}
int sum(int a[])
{
    int i=0;
    int sum=1;
    for (i=0;i<STEP-3;i++)
        sum*=a[i];

    return sum;
}

int main()
{
    char *a=NULL;//char 型看完程序框架分析知道,char型其实存放小数据,能节省空间(虽然还是浪费了不少空间)~

    int step=0;
    int s[STEP]={0};

    int n=0;
    int i=0;
    int flag=0;

    set(s);//求质数基数以及每个质数的数值

    a=(char *)calloc(sum(s),sizeof(char));//使用动态内存分配能最大限度减少空间损失

    step=fun(a,s);

    while (scanf("%d",&n)!=EOF)
    {
        char *p=NULL;//用指针提高运行效率
        int ss=(int)sqrt(n);

        flag=1;

        if (n<2)
            flag=0;
        else if (judge_2(s,n))
            flag=1;
        else if (judge_3(s,n))
            flag=0;

        for (i=s[STEP-2],p=a;i<=ss&&flag;i+=*p++)
        {
            if (n%i==0)
                flag=0;

            if (p==a+step)
                p=a;
        }

          if (flag)
            printf("yes\n");
        else
            printf("no\n");
    }

    free(a);

    return 0;
}



//for (i=s[STEP-2],p=a;i<=(int)sqrt(n)&&flag;i+=*p++)//改了这里,竟然快了不少,极限测试时这个地方要特别注意~~~~

[此贴子已经被作者于2017-1-9 22:54编辑过]


[code]/*~个性签名:bug是什么意思?bug是看上去没有可能的东西实际上是有可能做到的 就是这样~2018-08-08更~*/[/code]
2017-01-09 22:25
九转星河
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继续优化代码~主要是减少判断次数~用结构体变量能减少传参~提高执行效率~

程序代码:
/*题目,判断2^62范围内的质数--效率至上!!!(我vc不支持long long 型,固无法进行高位测试--有兴趣的可以改改数据类型)*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#define STEP 10//选推导循环步长周期的质数基数(在允许的范围内,STEP越大,遍历时间越短(但预备时间越长),STEP最好不要超过11(不要低于4))
typedef struct Node
{
    char *a;//char 型看完程序框架分析知道,char型其实存放小数据,能节省空间(虽然还是浪费了不少空间)~
    int step;
    int s[STEP];
}Node;
Node S={0};

int n=0;

int fun();//求每个步长
int sum();//求周期数
void set();//求质数基数以及每个质数的数值
int judge_1(int n);
int judge_2();
int judge_3();
int judge_main();

int judge_1(int n)
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-3;i++)
        if (n%S.s[i]==0)
            return 0;

    return 1;
}
int judge_2()
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-2;i++)
        if (n==S.s[i])
            return 1;

    return 0;
}
int judge_3()
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-2;i++)
        if (n%S.s[i]==0)
            return 1;

    return 0;
}

int fun()
{
    int i=0;
    int a=S.s[STEP-2];
    char *p=S.a;
    int kk=sum();
    int ss=S.s[STEP-2]+kk;

    for (i=S.s[STEP-1];i<=ss;i++)
        if (judge_1(i))
        {
            *p++=i-a;     //这里用指针能提高运行效率
            a=i;
        }

    return p-S.a;
}


void set()
{
    int i=0;
    int j=0;
    int k=0;

    for (i=2;k<STEP;i++)
    {
        int kk=(int)sqrt(i);

        for (j=2;j<=kk;j++)
            if (i%j==0)
                break;

        if (j==kk+1)
            S.s[k++]=i;
    }
}
int sum()
{
    int i=0;
    int sum=1;
    for (i=0;i<STEP-3;i++)
        sum*=S.s[i];

    return sum;
}
int judge_main()
{
        int i=0;
        char *p=NULL;//用指针提高运行效率
        char *a=S.a;
        int step=S.step;

        int ss=(int)sqrt(n);

        if (judge_3()&&judge_2()==0)
            return 0;

        for (i=S.s[STEP-2],p=a;i<=ss;i+=*p++)
        {
            if (n%i==0)
                return 0;

            if (p==a+step)
                p=a;
        }

        return 1;
}

int main()
{
    int k=0;
    set(S.s);//求质数基数以及每个质数的数值

    S.a=(char *)calloc(sum(),sizeof(char));//使用动态内存分配能最大限度减少空间损失

    S.step=fun();

    while (scanf("%d",&n)!=EOF)
    {
        if (judge_main()&&n!=1)
        {
            printf("yes\n");
            continue;
        }

       printf("no\n");
    }

    free(S.a);

    return 0;
}





[此贴子已经被作者于2017-1-10 02:52编辑过]


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2017-01-09 23:30
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回复 5楼 azzbcc
哇,看来我还是低估了算法理解难度了算法还是以四楼为佳~有时间我尽量写详细注释。大体思路是这样的,判断质数要尽量减少耗时,只需判断它是否被小于它的一个质数(不等于1)整除,尽量跳开合数判断。例如,只需判断该数是否能被2 3 5 7 11……整除~以上面5个参与整除的质数为例,2*3*5*7*11为一个判断周期,在一个判断周期里面,跳过被2 3 5 7 11自身及其整除的合数就行了,然后再进一步筛选~思路应该不难理解我想是变量包装变样影响了程序的可读性~

[此贴子已经被作者于2017-1-10 10:46编辑过]


[code]/*~个性签名:bug是什么意思?bug是看上去没有可能的东西实际上是有可能做到的 就是这样~2018-08-08更~*/[/code]
2017-01-10 10:22
九转星河
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回复 7楼 xzlxzlxzl
我想有你这个思想基础下我的算法就容易理解多了~其实预先从文件读入一个素数表(1000w内的质合比约为1:16,2^31--20多亿的质合比应该更低,估计素数在10000w左右)效率最佳(可惜AC不允许文件读入)~

建立素数表的前提是要先遍历素数表范围内的数据一遍,可以提高连续测试数据的执行效率,但是,对单个数据的判断是没多大意义的,因为建立素数表的时间是不能省的~

于是我想到了建立了一个"伪素数间距表",在"伪素数间距表",可以顾名思义理解一下--结合本例该表--里前n项的和必然不是选定质数基数的倍数,再以2 3 5 7 11为例,"伪素数间距周期表"里面前n项之和必然不是2 3 5 7 11除了它们自身外的其中之一的倍数,该表的每个数值代表相邻两个伪质数的间距,该表长度为所有数值和等于2*3*5*7*11时的长度,即表示1个周期,判断质数时只需每次相加表里面的数值就行了~

可以通过(2*3*5*7*11)/表长  算出平均步长~

就以本题为例,当STEP=10时,平均步长约为5.5,意义即为每次判断i的平均自增量为5.5,对于一个质数n,最多判断(int)sqrt(n)/5.5  次~~~



[此贴子已经被作者于2017-1-10 14:11编辑过]


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2017-01-10 11:12
九转星河
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下面这个为测试代码(看来还是有可能超时不过假如允许从文件里面读入素数表这个问题就解决了)~~

程序代码:
/*题目,判断2^62范围内的质数--效率至上!!!(我vc不支持long long 型,固无法进行高位测试--有兴趣的可以改改数据类型)*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<math.h>
#define STEP 11//选推导循环步长周期的质数基数(在允许的范围内,STEP越大,遍历时间越短(但预备时间越长),STEP最好不要超过11(不要低于4))
typedef struct Node
{
    char *a;//char 型看完程序框架分析知道,char型其实存放小数据,能节省空间(虽然还是浪费了不少空间)~
    int step;
    int s[STEP];
}Node;
Node S={0};
unsigned long long int n=(unsigned long long int)pow(2,62);
int fun();//求每个步长
int sum();//求周期数
void set();//求质数基数以及每个质数的数值
int judge_1(int n);
int judge_2(int n);
int judge_3(int n);
int judge_main();

int judge_1(int n)
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-3;i++)
        if (n%S.s[i]==0)
            return 0;

    return 1;
}
int judge_2()
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-2;i++)
        if (n==S.s[i])
            return 1;

    return 0;
}
int judge_3()
{
    int i=0;
    for (i=0;i<STEP-2;i++)
        if (n%S.s[i]==0)
            return 1;

    return 0;
}

int fun()
{
    int i=0;
    int a=S.s[STEP-2];
    char *p=S.a;
    int kk=sum();
    int ss=S.s[STEP-2]+kk;

    for (i=S.s[STEP-1];i<=ss;i++)
        if (judge_1(i))
        {
            *p++=i-a;     //这里用指针能提高运行效率
            a=i;
        }

    return p-S.a;
}


void set()
{
    int i=0;
    int j=0;
    int k=0;

    for (i=2;k<STEP;i++)
    {
        int kk=(int)sqrt(i);

        for (j=2;j<=kk;j++)
            if (i%j==0)
                break;

        if (j==kk+1)
            S.s[k++]=i;
    }
}
int sum()
{
    int i=0;
    int sum=1;
    for (i=0;i<STEP-3;i++)
        sum*=S.s[i];

    return sum;
}
int judge_main()
{
        long long int i=0;
        char *p=NULL;//用指针提高运行效率
        char *a=S.a;
        int step=S.step;

        unsigned long long int ss=(unsigned long long int)sqrt(n);

        if (judge_3()&&judge_2()==0)
            return 0;

        if (n<2)
            return 0;

        for (i=S.s[STEP-2],p=a;i<=ss;i+=*p++)
        {
            if (n%i==0)
                return 0;

            if (p==a+step)
                p=a;
        }

        return 1;
}

int main()
{
    set();//求质数基数以及每个质数的数值

    S.a=(char *)calloc(sum(),sizeof(char));//使用动态内存分配能最大限度减少空间损失

    S.step=fun();

    while (n--)
    {
        if (judge_main())
        {
            printf("%llu yes\n",n);
            continue;
        }

        printf("%llu no\n",n);
    }

    free(S.a);

    return 0;
}

[code]/*~个性签名:bug是什么意思?bug是看上去没有可能的东西实际上是有可能做到的 就是这样~2018-08-08更~*/[/code]
2017-01-10 12:06
九转星河
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有了上面测试代码~发现STEP的取值的确对运行时间有影响,但这样优化还远远达不到1SEC内得出结果的目的~

建立素数表无论是在空间上还是时间上,空间*时间是不能省的功,要得出2^31内的所有素数,需要先初始化一遍~

感觉如何缩短建立素数表的时间是一个关键的问题~

素数表出来了,问题就解决了~

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2017-01-10 13:29
九转星河
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回复 11楼 azzbcc
哎呀,8楼的质合比讲错了,现已更正1000w以内素数的质合比不是1:160,是1:16从这个推出来的2^31也是有1亿个质数左右,这个质合比比STEP=11求的平均步长5.8快了不到3倍,但STEP=11时测试时间还是会可能超过5s,~建立素数表容量大小也会超过128MB了,这题我开始怀疑实现的可能性了如果这样,我得要问问AC是怎么做的,毕竟这题不是正规出题的~~

我现在在想,理论上i遍历2^31应该能在1s内解决,但实际上,大数相模会影响执行效率~

计算pow(2,2)和计算pow(2,61)的时间应该会不同吧~~

超时一部分原因应该是数据大小直接影响了单次的执行效率~

[此贴子已经被作者于2017-1-10 14:27编辑过]


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2017-01-10 14:23
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回复 13楼 azzbcc
百度了一下大质数判断是要用素性测试啊~那个算法我要慢慢消化,知道原理就好,先放了,当解决了~

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2017-01-11 15:13
快速回复:求测试下面程序以及一连串的问题
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