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c++中如何判断一个数是否为素数_c++高效质数判断算法实现【汇总】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-01-17 14:05:02

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来源于php中文网

原创

小于2的数(0、1)不是素数;2是唯一偶素数;其余偶数直接返回false;后续只需检查奇数因子,可节省约一半时间。

c++中如何判断一个数是否为素数_c++高效质数判断算法实现【汇总】

判断素数前先处理边界和偶数

小于 2 的数(01)不是素数;2 是唯一偶素数,其余偶数直接返回 false。跳过所有偶数能省一半时间,这是最基础但常被忽略的剪枝。

  • if (n
  • if (n == 2) return true;
  • if (n % 2 == 0) return false;

试除法只用检查到 sqrt(n)

n 有大于 sqrt(n) 的因子,则必对应一个小于 sqrt(n) 的因子。因此循环上限取 int(sqrt(n)) + 1 即可,避免浮点误差建议用 i * i 判断。

bool is_prime(int n) {
    if (n < 2) return false;
    if (n == 2) return true;
    if (n % 2 == 0) return false;
    for (int i = 3; i * i <= n; i += 2) {
        if (n % i == 0) return false;
    }
    return true;
}

6k±1 优化适用于多次调用场景

除 2 和 3 外,所有素数都形如 6k ± 1(因为其他形式必被 2 或 3 整除)。该规律可用于跳过更多合数,但单次判断收益有限,适合预生成小素数表或高频调用时使用。

  • 先特判 n == 2 || n == 3
  • 再排除 n % 2 == 0 || n % 3 == 0
  • 循环从 i = 5 开始,每次检查 ii + 2,然后 i += 6

注意 int 溢出和类型转换陷阱

n 接近 INT_MAX 时,i * i 中的 i * i 可能溢出为负数,导致死循环。安全写法是用 i 替代(整除无溢出),或改用 long long i

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  • 错误: for (int i = 3; i * i (n = 2147483647i=46341 会溢出)
  • 正确: for (int i = 3; i
  • 更稳妥: for (long long i = 3; i * i

实际用哪个方法,取决于你调用频率、输入范围和是否允许额外空间。单次判断用 i 版本最稳;批量筛素数就别手写试除,直接上埃氏筛或线性筛。

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