完美數的演算法設計(C語言)
阿新 • • 發佈:2019-01-07
完全數(Perfect number),又稱完美數或完備數,是一些特殊的自然數。它所有的真因子(即除了自身以外的約數)的和(即因子函式),恰好等於它本身。如果一個數恰好等於它的因子之和,則稱該數為“完全數”。
尋找完美的數
題目描述:所謂完美的數是這個數除了它自身之外,所有因子的和等於該數。
例如: 28,其因子包括:1,2,4,7,14,28,除了28之外,1+2+4+7+14 = 28
再例如:6,其因子包括:1,2,3,6 除了6之外,1+2+3 = 6
尋找 1~10000之間的完美的數。
法一程式程式碼如下:
#include<stdio.h> int fun_perfect(int number) { int i,sum=0; for(i=1;i<number;i++) { if(number%i==0){ sum+=i; } if(sum>number) return 0; } return sum==number; } int main() { int i; for(i=2;i<10000;i++) { if(fun_perfect(i)) printf("%d\n",i); } return 0; }
很明顯,此法較為暴力,當搜尋範圍較小時,執行的效率可以被接受,但倘若所搜尋的範圍高達十幾萬,此法執行效率較低需十幾秒。
法二:優化暴力搜尋程式程式碼如下:
#include<stdio.h> #include<math.h> int fun_perfect(int number) { int i,sum=1; for(i=2;i*i<number;i++) { if(number%i==0) { sum+=i; if(i*i!=number) { sum+=number/i; } } } return sum==number; } int main() { int i; for(i=2;i<100000;i++) { if(fun_perfect(i)) printf("%d\n",i); } return 0; }
法三:利用推導公式:
大數學家尤拉曾推算出完全數的獲得公式:如果p是質數,且2p-1也是質數,那麼(2p-1)X2^(p-1)便是一個完全數。
例如p=2,是一個質數,2p-1=3也是質數,(2p-1)X2^(p-1)=3X2=6,是完全數。
例如p=3,是一個質數,2p-1=7也是質數,(2p-1)X2^(p-1)=7X4=28,是完全數。
例如p=5,是一個質數,2p-1=31也是質數,(2p-1)X2^(p-1)=31X16=496是完全數。
但是2p-1什麼條件下才是質數呢?事實上,當2p-1是質數的時候,稱其為梅森素數。到2013年2月6日為止,人類只發現了48個梅森素數,較小的有3、7、31、127等。
程式程式碼如下:
#include<stdio.h>
#include<math.h>
int main()
{
int arr[5]={2,3,5,7,11};
for(int i=0;i<5;i++)
{
int num=pow(2,arr[i]-1)*(pow(2,arr[i])-1);
if(num<100000){
printf("%d\n",num);
}
}
return 0;
}