В этой реализации мы также задаем массиву начальные значения, но уже не логические, а числовые (0, 1, 2, 3, 4, 5 ...). Эти числовые значения и будут теми числами, которые мы будем "просеивать" на решете Эратосфена. Задаем значения таким кодом

For(int k = 0; k < sqrt(size); k++) array[k] = k;

Числа, которые не будут являться простыми, мы будем помечать, как ноль. Мы знаем, что числа 0 и 1 не являются простыми числами, поэтому их сразу можно пометить в нули: первая ячейка массива итак нулевая, а вот вторую, содержащую единицу, нужно поменять

For(int i = 2; i < sqrt(size); i++) { if(array[i] != 0) { for(int j = i * 2; j < size; j += i) { array[j] = 0; } } }

Разберем первую итерацию: i = 2. Выполняется условие if, т.к. вторая ячейка у нас содержит значение 2, и мы переходим во внутренний цикл, который и будет "просеивать" числа. Рассмотрев код, мы видим, что меняются (помечаются) в ноль все значения массива, кратные двум (4, 6, 8, 10, 12 и так далее). В следующей итерации будет то же самое, но уже с шагом 3, помечаются в ноль значения (6, 9, 12, 15, 18 и так далее).

После окончания работы алгоритма поиска простых чисел, выводим значения элементов массива, не равных нулю на экран. Это и будут найденные простые числа

For(int i = 0; i < size; i++) if(array[i] != 0) cout << array[i] << endl;

7. При желании, можно как в первой реализации, так и во второй, собрать найденные значения простых чисел в новый массив, который мы создадим динамически. Для этого нужно немного изменить код функции, печатающей результаты работы алгоритма. Вот полученный код

//функция для вывода результатов работы void printarray(bool myArray, const int mySize) { int counter = 0; //подсчитываем количество найденных простых чисел for(int i = 2; i < mySize; i++) if(myArray[i] == true) counter++; //выводим общее количество найденных простых чисел cout << endl << "Total: " << counter << endl << endl; //динамически создаем массив нужного размера int *simple = new int; //заполняем созданный массив простыми числами for(int i = 2, k = 0; i < mySize; i++) if(myArray[i] == true) simple = i; //выводим содержимое на экран for(int i = 0; i < counter; i++) cout << simple[i] << endl; }

Объявляем счетчик counter, который будет считать количество найденных простых чисел. Затем, зная их количество, мы можем динамически создать массив и наполнить его простыми числами. В конце функции выводим его содержимое на экран, тем самым демонстрируя список найденных величин, присутствующих в интервале от 0 до 1000.

Итак, алгоритм поиска простых чисел мы рассмотрели, в частности для этого было использовано "решето Эратосфена". Все вопросы по алгоритму можно задать на форуме, либо в комментариях.

Решето Эратосфена – один из древнейших алгоритмов, позволяющих найти числа, которые называют “простыми”. Т.е. числа, которые могут делиться без остатка только на единицу и на себя. Например число 2. На что из натуральных (целых) чисел можно разделить 2, чтоб не получать остаток? Только на 2 и на 1. Или число 7. То же самое. Без остатка оно делится опять таки только на себя и единицу.

Достаточно простой алгоритм еще до нашей эры придумал хитрый дядько Эратосфен Киренский. Грек по национальности. Математик, астроном, географ. Решето дядьки Эратосфена достаточно популярный алгоритм поиска.

Какого-то особого описания этот алгоритм на самом деле не требует. Он предполагает два цикла прохода по набору чисел. Первый определяет следующее простое число, второй вложенный в него вычеркивает все сложные числа (по определенной формуле) стоящие после этого простого. Надо сразу оговориться, что второй цикл сразу все сложные числа не вычеркивает.

Он вычеркивает следующие числа после простого, которые от этого простого находятся на определенном расстоянии. Расстояние это рассчитывается по формуле: Текущий элемент в квадрате + значение этого элемента .

Например если число 5 простое, то следующее после него, которое стоит вычеркнуть будет равно 5*5 = 10, потом 5*5+5 = 15,потом 5*5+5+5 = 20… и так далее. Вычеркиваются таким образом числа кратные этому найденному простому. Нахождение простого начинается с числа 2. Соответственно вычеркиваются 2*2, 2*2+2, 2*2+2+2…

Хорошая иллюстрация есть на сайте Википедии:

Берем первое простое число 2 (синий кружочек) и вычеркиваем все числа, которые кратны двум (синие крестики). Потом берем простое число 3 (зеленый кружочек) и вычеркиваем все что ему кратно (зеленые крестики) и т.д.

После того, как числа вычеркнуты из списка легко определить следующее простое число – оно будет первое не вычеркнутое после текущего.

Поскольку сам код не очень то и большой, я не буду разбивать его на блоки, там нечего то и конкретизировать. Выглядит он к примеру так:

Алгоритм поиска: Решето Эратосфена

#include using namespace std; int main() { int n = 100; //Считать числа до этого //Запрашиваем массив int *a = new int; //Наполняем его числами для решета for (int i = 0; i <= n; i++) a[i] = i; //*********************************************************** //Проводим главный цикл. - Начало работы решета for (int i = 2; i * i <= n; i++) { if (a[i]) //Если текущее число не равно 0 - начинаем от него искать сложные for (int j = i*i; j <= n; j += i) //И обнуляем их ячейки, чтобы больше не проверять их в цикле a[j] = 0; } // Решето окончило отсев - в массиве остались только простые //************************************************************ //Выводим необнуленные - простые for (int i = 2; i < n; i++) { if (a[i]) { cout << a[i] << " "; } } cout << endl << endl; delete a; //И освобождаем массив return 0; }

) исключаются.

Энциклопедичный YouTube

1 / 5

✪ Решето Эратосфена на Си

✪ Решето Эратосфена

✪ Решето Эратосфена

✪ Лекция 44: Решето Эратосфена

✪ Простые числа. Математика

Субтитры

История

Название «решето» метод получил потому, что, согласно легенде, Эратосфен писал числа на дощечке, покрытой воском, и прокалывал дырочки в тех местах, где были написаны составные числа . Поэтому дощечка являлась неким подобием решета, через которое «просеивались» все составные числа, а оставались только числа простые. Эратосфен дал таблицу простых чисел до 1000.

Алгоритм

Доказательство сложности

При выбранном n ∈ N {\displaystyle n\in \mathbb {N} } для каждого простого p ∈ P: p ≤ n {\displaystyle p\in \mathbb {P} \colon p\leq n} будет выполняться внутренний цикл, который совершит n p {\displaystyle {\frac {n}{p}}} действий. Следовательно, нужно оценить следующую величину:

∑ p ∈ P: p ≤ n n p = n ⋅ ∑ p ∈ P: p ≤ n 1 p {\displaystyle \sum \limits _{p\in \mathbb {P} \colon p\leq n}{\frac {n}{p}}=n\cdot \sum \limits _{p\in \mathbb {P} \colon p\leq n}{\frac {1}{p}}}

Псевдокод

Оптимизированная реализация (начинающаяся с квадратов) на псевдокоде :

Пример для n = 30

Запишем натуральные числа начиная от 2 до 30 в ряд:

Первое число в списке, 2 - простое. Пройдём по ряду чисел, зачёркивая все числа кратные 2 (то есть каждое второе, начиная с 2 2 = 4 ):

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Следующее незачеркнутое число, 3 - простое. Пройдём по ряду чисел, зачёркивая все числа кратные 3 (то есть каждое третье, начиная с 3 2 = 9 ):

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Следующее незачеркнутое число, 5 - простое. Пройдём по ряду чисел, зачёркивая все числа кратные 5 (то есть каждое пятое, начиная с 5 2 = 25 ). И т. д.

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Следующее незачеркнутое число - 7 . Его квадрат, 49 - больше 30 -ти, поэтому на этом работа завершена. Все составные числа уже зачеркнуты:

2 3 5 7 11 13 17 19 23 29

Модификации метода

Неограниченный, постепенный вариант

В этом варианте простые числа вычисляются последовательно, без ограничения сверху, как числа находящиеся в промежутках между составными числами, которые вычисляются для каждого простого числа p , начиная с его квадрата, с шагом в p (или для нечетных простых чисел 2p ) . Может быть представлен символически в парадигме потоков данных как

Первое простое число 2 (среди возрастающих положительных целых чисел) заранее известно, поэтому в этом самореферентном определении нет порочного круга .

Перебор делителей

Решето Эратосфена часто путают с алгоритмами, которые отфильтровывают из заданного интервала составные числа , тестируя каждое из чисел-кандидатов с помощью перебора делителей .

Псевдокод

В этой статье мы изучим простые и составные числа . Сначала дадим определения простых и составных чисел, а также приведем примеры. После этого докажем, что простых чисел бесконечно много. Далее запишем таблицу простых чисел, и рассмотрим методы составления таблицы простых чисел, особо тщательно остановимся на способе, получившем название решето Эратосфена. В заключение осветим основные моменты, которые нужно учитывать при доказательстве того, что данное число является простым или составным.

Навигация по странице.

Простые и составные числа – определения и примеры

Понятия простые числа и составные числа относятся к , которые больше единицы. Такие целые числа, в зависимости от количества их положительных делителей, подразделяются на простые и составные числа. Таким образом, чтобы понять определения простых и составных чисел , нужно хорошо представлять себе, что такое делители и кратные .

Определение.

Простые числа – это целые числа, большие единицы, которые имеют только два положительных делителя, а именно самих себя и 1 .

Определение.

Составные числа – это целые числа, большие единицы, которое имеют, по крайней мере, три положительных делителя.

Отдельно заметим, что число 1 не относится ни к простым, ни к составным числам. Единица имеет только один положительный делитель, которым является само число 1 . Этим число 1 отличается от всех остальных целых положительных чисел, которые имеют не менее двух положительных делителей.

Учитывая, что целые положительные числа – это , и что единица имеет только один положительный делитель, можно привести другие формулировки озвученных определений простых и составных чисел.

Определение.

Простыми числами называют натуральные числа, которые имеют только два положительных делителя.

Определение.

Составными числами называют натуральные числа, имеющие более двух положительных делителей.

Отметим, что каждое целое положительное число, большее единицы, есть либо простое, либо составное число. Иными словами, не существует ни одного такого целого числа, которое не являлось бы ни простым, ни составным. Это следует из свойства делимости , которое гласит, что числа 1 и a всегда являются делителями любого целого числа a .

Исходя из информации предыдущего абзаца, можно дать следующее определение составных чисел.

Определение.

Натуральные числа, которые не являются простыми, называются составными .

Приведем примеры простых и составных чисел .

В качестве примеров составных чисел приведем 6 , 63 , 121 и 6 697 . Это утверждение тоже нуждается в пояснении. Число 6 имеет кроме положительных делителей 1 и 6 еще и делители 2 и 3 , так как 6=2·3 , поэтому 6 – действительно составное число. Положительными делителями 63 являются числа 1 , 3 , 7 , 9 , 21 и 63 . Число 121 равно произведению 11·11 , поэтому его положительными делителями являются 1 , 11 и 121 . А число 6 697 составное, так как его положительными делителями кроме 1 и 6 697 являются еще и числа 37 и 181 .

В заключение этого пункта хочется еще обратить внимание на то, что простые числа и взаимно простые числа – это далеко ни одно и то же.

Таблица простых чисел

Простые числа, для удобства их дальнейшего использования, записывают в таблицу, которую называют таблицей простых чисел. Ниже представлена таблица простых чисел до 1 000 .

Возникает логичный вопрос: «Почему мы заполнили таблицу простых чисел только до 1 000 , разве нельзя составить таблицу всех существующих простых чисел»?

Ответим сначала на первую часть этого вопроса. Для большинства задач, при решении которых придется использовать простые числа, нам будет вполне достаточно простых чисел в пределах тысячи. В остальных случаях, скорее всего, придется прибегать к каким-либо специальным приемам решения. Хотя, несомненно, мы можем составить таблицу простых чисел до сколь угодно большого конечного целого положительного числа, будь то 10 000 или 1 000 000 000 , в следующем пункте мы поговорим о методах составления таблиц простых чисел, в частности, разберем способ, получивший название .

Теперь разберемся с возможностью (а точнее с невозможностью) составления таблицы всех существующих простых чисел. Мы не можем составить таблицу всех простых чисел, потому что простых чисел бесконечно много. Последнее утверждение представляет собой теорему, которую мы докажем после следующей вспомогательной теоремы.

Теорема.

Наименьший положительный и отличный от 1 делитель натурального числа, большего единицы, является простым числом.

Доказательство.

Пусть a – натуральное число, большее единицы, и b – наименьший положительный и отличный от единицы делитель числа a . Докажем, что b – простое число методом от противного.

Предположим, что b – составное число. Тогда существует делитель числа b (обозначим его b 1 ), который отличен как от 1 , так и от b . Если также учесть, что абсолютная величина делителя не превосходит абсолютной величины делимого (это мы знаем из свойств делимости), то должно выполняться условие 1

Так как число a делится на b по условию, и мы сказали, что b делится на b 1 , то понятие делимости позволяет говорить о существовании таких целых чисел q и q 1 , что a=b·q и b=b 1 ·q 1 , откуда a= b 1 ·(q 1 ·q) . Из следует, что произведение двух целых чисел есть целое число, тогда равенство a=b 1 ·(q 1 ·q) указывает на то, что b 1 является делителем числа a . Учитывая полученные выше неравенства 1

Теперь мы можем доказать, что простых чисел бесконечно много.