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go语言实现素数算法

go语言实现素数算法

作者: 小线亮亮 | 来源:发表于2017-10-17 17:23 被阅读0次

package main

import (
    "math"
    "fmt"
    "time"
)

// 根据素数定义判断
func isPrime1(num int) bool {
    temp := num - 1
    for i := 2; i <= temp; i++ {
        if num%i == 0 {
            return false
        }
    }
    return true

}

// 优化方法1
// 一个数若可以进行因数分解,那么分解时得到的两个数一定是一个小于等于sqrt(n),一个大于等于sqrt(n)
func isPrime2(num int) bool {
    mid := int(math.Sqrt(float64(num)))
    for i := 2; i < mid; i++ {
        if num%i == 0 {
            return false
        }
    }
    return true
}

// 优化方法2
/*
首先看一个关于质数分布的规律:大于等于5的质数一定和6的倍数相邻。例如5和7,11和13,17和19等等;
证明:令x≥1,将大于等于5的自然数表示如下:
······ 6x-1,6x,6x+1,6x+2,6x+3,6x+4,6x+5,6(x+1),6(x+1)+1 ······
可以看到,不在6的倍数两侧,即6x两侧的数为6x+2,6x+3,6x+4,由于2(3x+1),3(2x+1),2(3x+2),
所以它们一定不是素数,再除去6x本身,显然,素数要出现只可能出现在6x的相邻两侧。
这里要注意的一点是,在6的倍数相邻两侧并不是一定就是质数。
根据以上规律,判断质数可以6个为单元快进,即将方法循环中i++步长加大为6,加快判断速度
孪生素数自行研究
*/
func isPrime3(num int) bool {
    //两个较小数另外处理
    if 2 == num || 3 == num {
        return true
    }

    //不在6的倍数两侧的一定不是质数
    if num%6 != 1 && num%6 != 5 {
        return false
    }
    mid := int(math.Sqrt(float64(num)))
    // 在6的倍数两侧的也可能不是质数
    for i := 5; i <= mid; i += 6 {
        if num%i == 0 || num%(i+2) == 0 {
            return false
        }
    }

    //排除所有,剩余的是质数
    return true
}

func main() {
    // 测试数据范围
    testNum :=100000
    var start time.Time
    // 方式1测试
     start = time.Now()
    for i:=2;i<testNum;i++{
        if isPrime1(i) {
            //fmt.Printf("%d,",i)
        }
    }
    fmt.Println()
    fmt.Println("方式1:计算消耗时间:"+time.Now().Sub(start).String())
    // 方式2测试
    start = time.Now()
    for i:=2;i<testNum;i++{
        if isPrime2(i) {
            //fmt.Printf("%d,",i)
        }
    }
    fmt.Println()
    fmt.Println("方式2:计算消耗时间:"+time.Now().Sub(start).String())
    // 方式3测试
    start = time.Now()
    for i:=2;i<testNum;i++{
        if isPrime3(i) {
            //fmt.Printf("%d,",i)
        }
    }
    fmt.Println()
    fmt.Println("方式3:计算消耗时间:"+time.Now().Sub(start).String())

}
性能测试结果:
方式1:计算消耗时间:5.4003089s

方式2:计算消耗时间:34.002ms

方式3:计算消耗时间:11.0006ms

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