0

0

C++如何进行快速素数判断?(Miller-Rabin算法实现)

尼克

尼克

发布时间:2026-02-22 17:18:50

|

734人浏览过

|

来源于php中文网

原创

millerrabin 比试除法快得多,因其只需固定轮数模幂运算(如12轮,每轮o(log³n)),而试除法最坏需检查至√n(64位数达上亿次);虽有误判合数概率,但选对7个特定底数可对64位数确定性判断。

c++如何进行快速素数判断?(miller-rabin算法实现)

为什么 MillerRabin 比试除法快得多?

因为试除法最坏要检查到 √n,对 64 位整数来说可能要跑上亿次;而 MillerRabin 只需固定轮数(比如 12 轮)的模幂运算,每轮复杂度是 O(log³n),实际运行快两个数量级以上。但它不是绝对准确——小概率把合数判成素数,不过选对底数后,对 64 位内所有数都能做到确定性判断。

__int128 是绕不过去的坎

modmul(a, b, mod) 时,a 和 b 都接近 mod(比如 10¹⁸),直接 a * b % mod 必然溢出。Clang/GCC 下可用 __int128 中转:

long long modmul(long long a, long long b, long long mod) {
    return (__int128)a * b % mod;
}

但注意:MSVC 不支持 __int128,Windows 下得换快速乘(如二分加法),或者改用 unsigned long long + 进位拆分——否则一算就错。

  • 没处理溢出时,modmul 返回值随机,MillerRabin 判定结果完全不可信
  • 即使编译器支持 __int128,也要确认目标平台是 Linux/x86-64;macOS 的 Clang 默认不启用该扩展
  • 某些 OJ(如 Codeforces)用的是 GCC+Linux,__int128 安全;但 POJ、HDU 等老环境大概率不支持

底数选 {2, 325, 9375, 28178, 450775, 9780504, 1795265022} 就够了

这是目前已知最小的、能对所有 unsigned long long 范围内整数做确定性判定的底数集合(覆盖 2⁶⁴ 内全部数)。别自己乱试 {2, 3, 5, 7} —— 对 32 位数还行,但对 10¹⁸ 级别的数,漏判合数的概率高得离谱。

畅图
畅图

AI可视化工具

下载

立即学习C++免费学习笔记(深入)”;

  • 少于 7 个底数 → 可能漏掉像 3186658578340311511 这样的强伪素数
  • 只用 2 单独测试 → 对偶数或小合数快,但对形如 2^64 - 59 这种数基本失效
  • 底数顺序无关性能,但建议从小到大排,方便提前退出

is_prime(n) 必须先特判小因子和边界

别一上来就进 MillerRabin 循环。小于 100 的数用查表或试除更快;负数、0、1、2、3、4 要单独处理;偶数除了 2 全部返回 false。

if (n < 2) return false;
if (n == 2) return true;
if (n % 2 == 0) return false;
if (n < 100) {
    for (int i = 3; i * i <= n; i += 2)
        if (n % i == 0) return false;
    return true;
}

否则每次调用都多跑十几轮模幂,对高频小数(比如筛法里反复查 10⁵ 内的数)完全是浪费。

  • 不特判 n == 2 → 所有偶数进主流程,白费一轮 modpow
  • 不筛掉 n % 3 == 0 等小因子 → 大量合数本可在 O(1) 内拒绝,却拖进 O(log³n) 流程
  • n == 1 漏掉 → 直接返回 true,这是经典翻车点

真正难的不是算法本身,是让每个分支都落在它该在的位置——尤其是溢出处理和底数选择,错一点,整个判断就不可靠。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
windows查看端口占用情况
windows查看端口占用情况

Windows端口可以认为是计算机与外界通讯交流的出入口。逻辑意义上的端口一般是指TCP/IP协议中的端口,端口号的范围从0到65535,比如用于浏览网页服务的80端口,用于FTP服务的21端口等等。怎么查看windows端口占用情况呢?php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

1230

2023.07.26

查看端口占用情况windows
查看端口占用情况windows

端口占用是指与端口关联的软件占用端口而使得其他应用程序无法使用这些端口,端口占用问题是计算机系统编程领域的一个常见问题,端口占用的根本原因可能是操作系统的一些错误,服务器也可能会出现端口占用问题。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

1151

2023.07.27

windows照片无法显示
windows照片无法显示

当我们尝试打开一张图片时,可能会出现一个错误提示,提示说"Windows照片查看器无法显示此图片,因为计算机上的可用内存不足",本专题为大家提供windows照片无法显示相关的文章,帮助大家解决该问题。

823

2023.08.01

windows查看端口被占用的情况
windows查看端口被占用的情况

windows查看端口被占用的情况的方法:1、使用Windows自带的资源监视器;2、使用命令提示符查看端口信息;3、使用任务管理器查看占用端口的进程。本专题为大家提供windows查看端口被占用的情况的相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

460

2023.08.02

windows无法访问共享电脑
windows无法访问共享电脑

在现代社会中,共享电脑是办公室和家庭的重要组成部分。然而,有时我们可能会遇到Windows无法访问共享电脑的问题。这个问题可能会导致数据无法共享,影响工作和生活的正常进行。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来阅读学习。

2361

2023.08.08

windows自动更新
windows自动更新

Windows操作系统的自动更新功能可以确保系统及时获取最新的补丁和安全更新,以提高系统的稳定性和安全性。然而,有时候我们可能希望暂时或永久地关闭Windows的自动更新功能。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

854

2023.08.10

windows boot manager
windows boot manager

windows boot manager无法开机的解决方法:1、系统文件损坏,使用Windows安装光盘或USB启动盘进入恢复环境,选择修复计算机,然后选择自动修复;2、引导顺序错误,进入恢复环境,选择命令提示符,输入命令"bootrec /fixboot"和"bootrec /fixmbr",然后重新启动计算机;3、硬件问题,使用硬盘检测工具进行扫描和修复;4、重装操作系统。本专题还提供其他解决

1878

2023.08.28

windows锁屏快捷键
windows锁屏快捷键

windows锁屏快捷键是Windows键+L、Ctrl+Alt+Del、Windows键+D、Windows键+P和Windows键+R。本专题为大家提供windows相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

1649

2023.08.30

pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法
pixiv网页版官网登录与阅读指南_pixiv官网直达入口与在线访问方法

本专题系统整理pixiv网页版官网入口及登录访问方式,涵盖官网登录页面直达路径、在线阅读入口及快速进入方法说明,帮助用户高效找到pixiv官方网站,实现便捷、安全的网页端浏览与账号登录体验。

1030

2026.02.13

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
C# 教程
C# 教程

共94课时 | 10万人学习

C 教程
C 教程

共75课时 | 4.9万人学习

C++教程
C++教程

共115课时 | 18.9万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号