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布鲁姆整数

王林

王林

发布时间:2023-08-29 18:41:06

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来源于tutorialspoint

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布鲁姆整数

问题陈述包括检查将作为用户输入的给定数字,如果它是 Blum 数字。

A Blum 整数 是一个半素数,其不同素数因子 a 和 b 的形式为 4t+3,其中 t 是某个正整数。半素数是恰好两个素数的乘积的数,或者恰好具有两个素数因数的自然数。对于半素数,因子可能相等。

如果任何数字 N 是一个 blum 整数,它必须只有两个因子,例如 N=a*b,而不是 1 和数字本身以及两个因子,a 和 b 必须是不同的素数形式 4t+3(对于任何正整数 t)。

前几个blum整数是21, 33, 57, 69, 77, 93, 129, 133, 141……

任何偶数自然数都不能是模糊整数,因为两个不同质因数的乘积(形式为 4t+3(即奇数))将始终是大于 20 的奇数。

在这个问题中,我们将得到一个数字 N,我们需要检查该数字是否为 blum 整数。

示例

INPUT : N=57
OUTPUT : yes

说明:输入中给出的数字是 57。数字 57 可以是表示为 19 和 3 的乘积(即 19*3)。由于这两个因子都是不同的素数,且形式为 4t+3。

19=4*4+3,本例中t的值为4。

3=4*0+3,t的值为0。

因此,数字 57 是一个 blum 整数。

INPUT : N=49
OUTPUT : No

说明:给出的数字是 49,可以表示为 7*7。因为 7 是一个质数,但对于一个数字来说,它应该是两个不同质数的乘积。因此,49 不是一个模糊整数。

INPUT : N=35
OUTPUT : No

说明:数字 35 可以表示为 7 和 5 的乘积(即7*5)。这两个数字都是不同的质数,7 的形式为 4t+3,但对于 t 的任何整数值,5 都不能表示为 4t+3。因此,35 不是一个模糊的整数。

让我们了解一下该算法,以检查该数字是否为 blum 整数。

算法

要检查该数字是否为 blum 整数,我们可以简单地找到该数字之前的所有素数,然后检查 4t+3 形式的两个不同素数的乘积是否可以组成给定的数字。

我们将使用埃拉托斯特尼筛法的概念来查找直到给定数字 N 的所有素数。埃拉托斯特尼筛法是查找任意给定数字 N 之前的素数的最有效方法数量。

  • 在此方法中,我们将创建一个大小为 N+1 的布尔数组,其中 N 是给定的数字。如果该数字是索引值等于该数字的质数,我们将存储 true,否则我们将在数组中存储 false。

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  • 要更新非素数对应的索引值 false 直到 N,我们将在 for 循环中从 i=2 迭代到 i

  • 如果 arr[i] 对应于 i 的值是 true,我们将在嵌套循环中从 p=i*i 迭代直到 p

使用埃拉托色尼筛,我们可以得到从 1 到 N 的所有素数。现在,在数组中的 for 循环中迭代,我们将检查是否存在任何素数,它是给定数字 N 的因子,并且的形式为 4t+3,并且素数除以 N 的商也是形式为 4t+3 的不同素数。如果满足上述所有条件,则给定的数字 N 将是一个 blum 整数,否则不是。

我们将在我们的方法中使用该算法,以便有效地解决问题。

方法

下面给出了在我们的方法中实现算法来检查 N 是否为 blum 整数的步骤 -

  • 我们将创建一个函数来检查该数字是否为 blum 整数。

  • 在函数中,使用埃拉托斯特尼筛的概念,我们将所有素数的 true 存储在大小为 N+1 的布尔数组中,直到相应索引处的 N 为止。

  • 在 for 循环中从 i=2 迭代到 i

  • 如果我们找到任何素数,它是 N 的因子,且形式为 4t+3,我们将存储 N 除以该素数的商。

  • 如果商也是素数且形式为 4t+3,我们将返回 true,否则返回 false。

  • 如果函数返回 true,则该数字是一个 blum 整数。

示例

该方法的 C++ 代码 -

// C++ program to check if the number is a blum integer or not
#include <bits/stdc++.h>

using namespace std;

// to check if N is a blum integer or not
bool check(int N){
   bool a[N + 1]; //to store true corresponding to the index value equal to prime number
    memset(a,true,sizeof(a));

   // to update the array with false at index value corresponding to non prime numbers
   for (int i = 2; i<=sqrt(N); i++) {

      //if i is a prime number
      if (a[i] == true) {

         //updating false at all the multiples of i less than or equal to N from i*i
         for (int p = i * i; p <= N; p += i)
            a[p] = false;
      }
   }

   //to check if there exist distinct prime numbers whose product is equal to N
   for (int i = 2; i <= N; i++) {
      if (a[i]) {

          //if i is the prime factor of the form 4t+3
         if ((N % i == 0) && ((i - 3) % 4) == 0) {
            int quotient = N / i;
            //to check if quotient*i=N and both are distinct prime numbers of form 4t+3
            if(quotient!=i && a[quotient] && (quotient-3)%4==0){
                return true;
            } else {
               return false;
            }
         }
      }
   }
   return false;
}
int main(){
   
   int N;
   N=469;
   //calling the function
   if (check(N)==true) //if function returns true, it is a blum integer
      cout <<N<<" is a blum integer."<<endl;
   else
      cout <<N<<" is not a blum integer."<<endl;
   return 0;
}

输出

469 is a blum integer.

时间复杂度:O(N*log(log(N)),因为它是埃拉托斯特尼筛的时间复杂度。

空间复杂度:O(N),因为我们使用大小为 N+1 的数组来存储素数。

结论

文章中讨论了 blum 整数的概念。在本文中,我们使用 C++ 中的埃拉托色尼筛的概念提出了一种有效的方法来检查数字是否为 blum 整数。

希望您在阅读本文后已经清楚了 blum 整数的概念,并了解了检查该数字是否为 blum 整数的方法。

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