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c++如何判断一个数是否为素数_c++质数判断算法【代码】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-01-23 14:53:02

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来源于php中文网

原创

sqrt(n) 是判断素数的性能分水岭:若n有大于√n的因数d,则必有对应小于√n的因数n/d,故只需试除2到⌊√n⌋;注意sqrt(n)为浮点数,直接int转换可能因精度丢失,建议用i*i≤n代替。

c++如何判断一个数是否为素数_c++质数判断算法【代码】

为什么 sqrt(n) 是判断素数的性能分水岭

暴力试除到 n-1 太慢,而试除到 sqrt(n) 足够:如果 n 有大于 sqrt(n) 的因数 d,那必有对应的小于 sqrt(n) 的因数 n/d。所以只需检查 2floor(sqrt(n))

注意:sqrt(n) 返回浮点数,直接转 int 可能因精度丢位(如 n = 1000000000000),建议用 i 替代 i 避免浮点误差和类型转换开销。

  • n 直接返回 false
  • n == 2 是唯一偶素数,单独返回 true
  • n % 2 == 0 && n != 2false
  • 后续只试除奇数:for (int i = 3; i

处理边界值:012、负数怎么算

C++ 标准中素数定义为「大于 1 的正整数」,因此:

  • is_prime(-5)is_prime(0)is_prime(1) 全部应返回 false
  • is_prime(2) 必须返回 true —— 它是素数,且是唯一偶素数
  • 不加特判直接进循环会导致 2i=2 整除误判为合数

常见错误写法:if (n 正确覆盖了负数、0、1;但漏掉对 2 的允许,必须在之后放行或提前返回。

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完整可运行的 is_prime 函数(含 64 位整数兼容)

bool is_prime(long long n) {
    if (n < 2) return false;
    if (n == 2) return true;
    if (n % 2 == 0) return false;
    for (long long i = 3; i <= n / i; i += 2) {
        if (n % i == 0) return false;
    }
    return true;
}

long long 支持大数(如 10^12 级别),循环条件 i 同时避免溢出和浮点误差。若确定输入始终在 int 范围,可用 int 提升 cache 局部性。

注意:该函数对单次查询高效,但批量判断(如筛 1~10⁶ 内所有素数)应改用埃氏筛或线性筛,否则重复开销太大。

调试时遇到 92549 判错?检查循环起始和步长

典型错误是把奇数循环写成 for (int i = 3; i * i —— 当 n 很大时 i * i 可能溢出,导致未定义行为(尤其 inti > 46340 就炸)。n / i 是更安全的替代。

  • is_prime(9) 错判为 true?说明循环没执行到 i = 3,检查是否漏了 i = 3 或起始值设成了 5
  • is_prime(1) 返回 true?说明没做 n 检查
  • is_prime(2147483647)(INT_MAX)卡死?说明用了 i * i 且 iint,溢出后条件恒真

实际项目里,如果输入范围明确且较小,可以预处理小素数表加速前几轮判断;但多数场景下,上述函数已足够健壮。

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