本文探讨“质数指数序列压缩”这一思路的本质限制，指出即便能高效分解大整数，该方法也无法实现真正意义上的数据压缩，因其信息熵下限决定了指数表示所需比特数不小于原始数的二进制位数。
在数据压缩领域，一个常见但易被误解的构想是：将任意正整数 $ N $ 表示为前 $ k $ 个质数的幂乘积形式
$$
N = p_1^{e_1} \times p_2^{e_2} \times \cdots \times p_k^{e_k},
$$
然后仅存储指数序列 $ (e_1, e_2, \dots, e_k) $，期望以此替代原始数值——尤其当 $ N $ 很大而多数 $ e_i = 0 $ 时，似乎可节省空间。题中代码正是试图通过动态扩展质数表、迭代试除与回溯修正（含 error_count 机制）来构造此类表示，但实际运行效率极低，且结果不可靠。
然而，核心问题不在算法优化，而在信息论层面的根本不可行性：
- 设需编码的整数范围为 $ {0, 1, 2, \dots, n-1} $，共 $ n $ 个可能值；
- 无论采用何种映射（如质因数指数向量），只要该映射是单射（即不同输入产生不同输出），则其输出必须至少携带 $ \log_2 n $ 比特的信息量；
- 原始整数 $ N
- 而指数序列 $ (e_1, e_2, \dots, e_k) $ 若要无损重建 $ N $，其整体编码长度（含质数索引、指数值、分隔符、零值标记等）必然 ≥ $ \log_2 n $ —— 这是由香农信源编码定理决定的熵下界。
举个简例：考虑所有 $ N \in [1, 1000) $，共 1000 个数。最小二进制表示需 10 比特（因 $ 2^{10} = 1024 $）。若强行用前 5 个质数 $ (2,3,5,7,11) $ 表达，最大指数受限于 $ 11^e
- 如何标识“使用了哪几个质数”（稀疏性开销）；
- 如何区分 $ 2^3 = 8 $ 与 $ 2^1 \times 3^1 = 6 $（需结构化编码）；
- 实际中大数的指数可能极大（如 $ 2^{1000} $），单个 $ e_i $ 就需上百比特。
因此，题中代码的性能瓶颈（如 get_primes 的低效筛法、factorize_with_errors 中混乱的状态跳转与错误重试）并非关键；即使替换为最先进的整数分解算法（如 NFS 或未来实用化 Shor 算法），也无法突破信息论硬约束。
✅ 正确方向建议：
- 若目标是有损压缩或特征提取（如密码学哈希、素因子分布统计），可转向数论函数（如 $ \Omega(N) $ 总质因数计数、$ \omega(N) $ 不同质因数个数）；
- 若追求紧凑唯一标识，直接使用标准编码（如 UTF-8、VarInt）或哈希（SHA-256）更可靠；
- 若坚持结构化表示，可采用规范化的质因数分解+游程编码（如 [(2,3),(5,1)] → "2^3*5"），但仅适用于小整数或教学演示。
总之，“质数指数序列压缩”是一个富有启发性的思想实验，但它无法成为通用压缩方案——不是因为实现不够聪明，而是因为数学本身划定了边界。
