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有趣的素数题

2013年01月01日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1597字 ⁄ 字号 评论关闭

刚看到一个题目,有些意思

http://topic.csdn.net/u/20100227/14/cdb02e8f-c08b-4bcb-a44c-e8d4c9ab95da.html

请使用C或者C++编写符合POSIX规范的下述程序。
写个列出所有long long能表示的素数的程序,单进程双线程的。
要求A线程用Rabin-Miller算法筛数,B线程用算法2验证。
A线程筛出N(N=100)个数之后(B线程此期间应协助A线程筛数),
B线程开始验证,A线程继续筛数,
A线程筛完数后,协助B线程验证。
素数是这样的整数,它除了表示为它自己和1的乘积以外,无论他表示为任何两个整数的乘积。
素数算法:
1:是从2开始用“是则留下,不是则去掉”的方法把所有的数列出来(一直列到你不想再往下列为止,比方说,一直列到10,000)。第一个数是2,它是一 个素数,所以应当把它留下来,然后继续往下数,每隔一个数删去一个数,这样就能把所有能被2整除、因而不是素数的数都去掉。在留下的最小的数当中,排在2 后面的是3,这是第二个素数,因此应该把它留下,然后从它开始往后数,每隔两个数删去一个,这样就能把所有能被3整除的数全都去掉。下一个未去掉的数是 5,然后往后每隔4个数删去一个,以除去所有能被5整除的数。再下一个数是7,往后每隔6个数删去一个;再下一个数是11,往后每隔10个数删一个;再下 一个是13,往后每隔12个数删一个。就这样依法做下去。
但是编程我们一般不采用上面的方法,并不说这中方法计算机实现不了,或者说实现算法比较复杂。因为它更像一个数学推理。下面为通常所用算法:
设N=2^127-1是一个38位数,要验证它是否为素数,有下面几个不同的方法:
1.遍历2以上N的平方根以下的每一个整数,是不是能整除N;(这是最基本的方法)
2.遍历2以上N的平方根以下的每一个素数,是不是能整除N;(这个方法是上面方法的改进,但要求N平方根以下的素数已全部知道)
(以下为用于长数)
3.采用Rabin-Miller算法(1978 年就出现了这种算法,它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作,也很流行。算法的名字以发明者的名字命名:Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理论上的证明。 RSA的安全性依赖于大数难于分解这一特点。);
4.AKS 算法(Agrawal、Kayal和Saxena);
验算结果,假设计算机能每秒钟计算1亿次除法,那么
算法1要用4136年,算法2要用93年,算法3只要不到1秒钟!
Rabin -Miller算法是典型的验证一个数字是否为素数的方法。判断素数的方法是Rabin-Miller概率测试,那么他具体的流程是什么呢。假设我们要判 断n是不是素数,首先我们必须保证n 是个奇数,那么我们就可以把n 表示为 n = (2^r)*s+1,注意s 也必须是一个奇数。然后我们就要选择一个随机的整数a (1 <=a <=n-1),接下来我们就是要判断 a^s=1 (mod n) 或a^((2^j)*s)= -1(mod n)(0 <=j如果任意一式成立,我们就说n通过了测试,但是有可能不是素数也能通过测试。所以我们通常要做多次这样的测试,以确保我们得到的是一个素 数。(DDS的标准是要经过50次测试)
采用Rabin-Miller算法进行验算
首先选择一个代测的随机数p,计算b,b是2整除p-1的次数。然后计算m,使得n=1+(2^b)m。
(1) 选择一个小于p的随机数a。
(2) 设j=0且z=a^m mod p
(3) 如果z=1或z=p-1,那麽p通过测试,可能使素数
(4) 如果j>0且z=1, 那麽p不是素数
(5) 设j=j+1。如果j且z <>p-1,设z=z^2 mod p,然后回到(4)。如果z=p-1,那麽p通过测试,可能为素数。
(6) 如果j=b 且z <>p-1,不是素数

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