Alkuluvut

Alkuluvut

Mitä ovat alkuluvut?

A alkuluku määritellään luonnolliseksi luvuksi, joka on suurempi kuin 1 ja on jaollinen vain luvulla 1 ja itsellään.

Toisin sanoen alkuluku on positiivinen kokonaisluku, joka on suurempi kuin 1 ja jolla on täsmälleen kaksi tekijää, 1 ja itse luku. Muutamat ensimmäiset alkuluvut ovat 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23 . . .

Huomautus: 1 ei ole alkuluku tai yhdistelmä. Loput luvut 1:tä lukuun ottamatta luokitellaan alku- ja yhdistelmäluvuiksi.

alkuluvut

Mielenkiintoisia faktoja alkuluvuista:

  • Paitsi 2, joka on pienin alkuluku ja ainoa parillinen alkuluku, kaikki alkuluvut ovat parittomia lukuja.
  • Jokainen alkuluku voidaan esittää muodossa 6n + 1 tai 6n-1 lukuun ottamatta alkulukuja 2 ja 3 , jossa n on mikä tahansa luonnollinen luku.
  • 2 ja 3 ovat vain kaksi peräkkäistä luonnollista lukua, jotka ovat alkulukuja.
  • Goldbachin olettamus: Jokainen parillinen kokonaisluku, joka on suurempi kuin 2, voidaan ilmaista kahden alkuluvun summana.
  • Wilsonin lause : Wilsonin lause sanoo, että luonnollinen luku p> 1 on alkuluku silloin ja vain jos

(p-1)! ≡ -1 vastaan ​​p
TAI,
(p-1)! ≡ (p-1) mod p

a n-1 ≡ 1 (mod n)
TAI,
a n-1 % n = 1

  • Alkulukulause : Todennäköisyys, että annettu, satunnaisesti valittu luku n on alkuluku, on kääntäen verrannollinen sen numeroiden lukumäärään tai n:n logaritmiin.
  • Lemoinen arvelu : Mikä tahansa pariton kokonaisluku, joka on suurempi kuin 5, voidaan ilmaista parittoman alkuluvun (kaikki muut kuin 2:n alkuluvut) ja parillisen puolialkuluvun summana. Puolialkuluku on kahden alkuluvun tulo. Tätä kutsutaan Lemoinen olettamukseksi.

Alkulukujen ominaisuudet:

  • Jokainen luku, joka on suurempi kuin 1, voidaan jakaa ainakin yhdellä alkuluvulla.
  • Jokainen parillinen positiivinen kokonaisluku, joka on suurempi kuin 2, voidaan ilmaista kahden alkuluvun summana.
  • Paitsi 2, kaikki muut alkuluvut ovat parittomia. Toisin sanoen voimme sanoa, että 2 on ainoa parillinen alkuluku.
  • Kaksi alkulukua ovat aina toistensa vastalukuja.
  • Jokainen yhdistelmäluku voidaan laskea alkutekijöiksi, ja yksittäin nämä kaikki ovat luonteeltaan ainutlaatuisia.

Alkuluvut ja rinnakkaisalkuluvut:

On tärkeää erottaa toisistaan alkuluvut ja rinnakkaisalkuluvut . Alla on lueteltu erot alkulukujen ja rinnakkaislukujen välillä.

  • Parilukuja pidetään aina parina, kun taas alkuluku on yksi luku.
  • Yhteisalkuluvut ovat lukuja, joilla ei ole yhteistä tekijää paitsi 1. Alkuluvuilla sitä vastoin ei ole tällaista ehtoa.
  • Yhteisalkuluku voi olla joko alkuluku tai yhdistelmä, mutta sen suurimman yhteisen tekijän (GCF) on aina oltava 1. Toisin kuin yhdistelmäluvuissa, alkuluvuilla on vain kaksi tekijää, 1 ja itse luku.
  • Esimerkki yhteisprime:stä: 13 ja 15 ovat rinnakkaislukuja. Tekijät 13 ovat 1 ja 13 ja tekijät 15 ovat 1, 3 ja 5. Näemme, että niillä on vain 1 yhteisenä tekijänä, joten ne ovat koprime-lukuja.
  • Esimerkki alkupäästä: Muutamia esimerkkejä alkuluvuista ovat 2, 3, 5, 7 ja 11 jne.

Kuinka tarkistaa, onko numero ensisijainen vai ei?

Naiivi lähestymistapa: Naiivi lähestymistapa on

Toista 2 arvoon (n-1) ja tarkista, jakaako jokin luku tällä alueella n . Jos luku jakautuu n , silloin se ei ole alkuluku.

Aika monimutkaisuus: PÄÄLLÄ)
Aputila: O(1)

Naiivi lähestymistapa (rekursiivinen): Rekursiota voidaan käyttää myös tarkistamaan, onko luku välillä 2 n:ään – 1 jakaa n:n. Jos löydämme jonkin luvun, joka jakaa, palautetaan epätosi.

Alla yllä olevan idean toteutus:

C++




// C++ program to check whether a number> // is prime or not using recursion> #include> using> namespace> std;> > // function check whether a number> // is prime or not> bool> isPrime(> int> n)> {> > static> int> i = 2;> > > // corner cases> > if> (n == 0 || n == 1) {> > return> false> ;> > }> > > // Checking Prime> > if> (n == i)> > return> true> ;> > > // base cases> > if> (n % i == 0) {> > return> false> ;> > }> > i++;> > return> isPrime(n);> }> > // Driver Code> int> main()> {> > > isPrime(35) ? cout < <> ' true '> : cout < <> ' false '> ;> > return> 0;> }> > // This code is contributed by yashbeersingh42>

Java




// Java program to check whether a number> // is prime or not using recursion> import> java.io.*;> > class> GFG {> > > static> int> i => 2> ;> > > // Function check whether a number> > // is prime or not> > public> static> boolean> isPrime(> int> n)> > {> > > // Corner cases> > if> (n ==> 0> || n ==> 1> ) {> > return> false> ;> > }> > > // Checking Prime> > if> (n == i)> > return> true> ;> > > // Base cases> > if> (n % i ==> 0> ) {> > return> false> ;> > }> > i++;> > return> isPrime(n);> > }> > > // Driver Code> > public> static> void> main(String[] args)> > {> > if> (isPrime(> 35> )) {> > System.out.println(> 'true'> );> > }> > else> {> > System.out.println(> 'false'> );> > }> > }> }> > // This code is contributed by divyeshrabadiya07>

Python 3




# Python3 program to check whether a number> # is prime or not using recursion> > # Function check whether a number> # is prime or not> > > def> isPrime(n, i):> > > # Corner cases> > if> (n> => => 0> or> n> => => 1> ):> > return> False> > > # Checking Prime> > if> (n> => => i):> > return> True> > > # Base cases> > if> (n> %> i> => => 0> ):> > return> False> > > i> +> => 1> > > return> isPrime(n, i)> > > # Driver Code> if> (isPrime(> 35> ,> 2> )):> > print> (> 'true'> )> else> :> > print> (> 'false'> )> > # This code is contributed by bunnyram19>

C#




// C# program to check whether a number> // is prime or not using recursion> using> System;> class> GFG {> > > static> int> i = 2;> > > // function check whether a number> > // is prime or not> > static> bool> isPrime(> int> n)> > {> > > // corner cases> > if> (n == 0 || n == 1) {> > return> false> ;> > }> > > // Checking Prime> > if> (n == i)> > return> true> ;> > > // base cases> > if> (n % i == 0) {> > return> false> ;> > }> > i++;> > return> isPrime(n);> > }> > > static> void> Main()> > {> > if> (isPrime(35)) {> > Console.WriteLine(> 'true'> );> > }> > else> {> > Console.WriteLine(> 'false'> );> > }> > }> }> > // This code is contributed by divyesh072019>

Javascript




> > // JavaScript program to check whether a number> > // is prime or not using recursion> > > // function check whether a number> > // is prime or not> > var> i = 2;> > > function> isPrime(n) {> > > // corner cases> > if> (n == 0 || n == 1) {> > return> false> ;> > }> > > // Checking Prime> > if> (n == i)> return> true> ;> > > // base cases> > if> (n % i == 0) {> > return> false> ;> > }> > i++;> > return> isPrime(n);> > }> > > // Driver Code> > > isPrime(35) ? document.write(> ' true '> ) : document.write(> ' false '> );> > > // This code is contributed by rdtank.> > >

Lähtö

 false 

Aika monimutkaisuus: PÄÄLLÄ)
Aputila: O(N), jos otetaan huomioon rekursiopino. Muuten se on O(1).

Tehokas lähestymistapa: Tehokas ratkaisu on:

Toista kaikki numerot alkaen 2 neliöjuureen n ja tarkista jokaisen luvun kohdalla, jakaako se n [koska jos luku ilmaistaan ​​muodossa n = xy ja mikä tahansa x tai y on suurempi kuin n:n juuri, toisen on oltava pienempi kuin juuriarvo]. Jos löydämme jonkin luvun, joka jakaa, palautetaan epätosi.

Alla toteutus:

C++14




// A school method based C++ program to> // check if a number is prime> #include> using> namespace> std;> > // Function check whether a number> // is prime or not> bool> isPrime(> int> n)> {> > // Corner case> > if> (n <= 1)> > return> false> ;> > > // Check from 2 to square root of n> > for> (> int> i = 2; i <=> sqrt> (n); i++)> > if> (n % i == 0)> > return> false> ;> > > return> true> ;> }> > // Driver Code> int> main()> {> > isPrime(11) ? cout < <> 'true '> : cout < <> 'false '> ;> > return> 0;> }>

Java




// A school method based Java program to> // check if a number is prime> import> java.lang.*;> import> java.util.*;> > class> GFG {> > > // Check for number prime or not> > static> boolean> isPrime(> int> n)> > {> > > // Check if number is less than> > // equal to 1> > if> (n <=> 1> )> > return> false> ;> > > // Check if number is 2> > else> if> (n ==> 2> )> > return> true> ;> > > // Check if n is a multiple of 2> > else> if> (n %> 2> ==> 0> )> > return> false> ;> > > // If not, then just check the odds> > for> (> int> i => 3> ; i <= Math.sqrt(n); i +=> 2> ) {> > if> (n % i ==> 0> )> > return> false> ;> > }> > return> true> ;> > }> > > // Driver code> > public> static> void> main(String[] args)> > {> > if> (isPrime(> 19> ))> > System.out.println(> 'true'> );> > > else> > System.out.println(> 'false'> );> > }> }> > // This code is contributed by Ronak Bhensdadia>

Python 3




# A school method based Python3 program> # to check if a number is prime> > > # import sqrt from math module> from> math> import> sqrt> > > > # Function check whether a number> # is prime or not> def> isPrime(n):> > > # Corner case> > if> (n <> => 1> ):> > return> False> > > # Check from 2 to sqrt(n)> > for> i> in> range> (> 2> ,> int> (sqrt(n))> +> 1> ):> > if> (n> %> i> => => 0> ):> > return> False> > > return> True> > > # Driver Code> if> __name__> => => '__main__'> :> > if> isPrime(> 11> ):> > print> (> 'true'> )> > else> :> > print> (> 'false'> )> > # This code is contributed by Sachin Bisht>

C#




// A school method based C# program to> // check if a number is prime> using> System;> > class> GFG {> > > // Function check whether a> > // number is prime or not> > static> bool> isPrime(> int> n)> > {> > // Corner case> > if> (n <= 1)> > return> false> ;> > > // Check from 2 to sqrt(n)> > for> (> int> i = 2; i <= Math.Sqrt(n); i++)> > if> (n % i == 0)> > return> false> ;> > > return> true> ;> > }> > > // Driver Code> > static> void> Main()> > {> > if> (isPrime(11))> > Console.Write(> 'true'> );> > > else> > Console.Write(> 'false'> );> > }> }> > // This code is contributed by Sam007>

Javascript




// A school method based Javascript program to> // check if a number is prime> > > // Function check whether a number> // is prime or not> function> isPrime(n)> {> > // Corner case> > if> (n <= 1)> > return> false> ;> > > // Check from 2 to n-1> > for> (let i = 2; i if (n % i == 0) return false; return true; } // Driver Code isPrime(11) ? console.log(' true') : console.log(' false'); // This code is contributed by Mayank Tyagi>

PHP




// A school method based PHP program to // check if a number is prime // Function check whether a number // is prime or not function isPrime($n) { // Corner case if ($n <= 1) return false; // Check from 2 to n-1 for ($i = 2; $i <$n; $i++) if ($n % $i == 0) return false; return true; } // Driver Code if(isPrime(11)) echo('true'); else echo('false'); // This code is contributed by Ajit. ?>>>

>   

Aika monimutkaisuus: O(sqrt(n))
Aputila: O(1)

Toinen tehokas tapa: Voit tarkistaa, onko luku alkuluku vai ei, seuraa alla olevaa ideaa:

Käsittelemme muutamia lukuja, kuten 1, 2, 3, ja numeroita, jotka ovat jaollisia 2:lla ja 3:lla erillisissä tapauksissa ja jäljellä oleville numeroille. Iteroi arvosta 5 arvoon sqrt(n) ja tarkista jokaisella iteraatiolla, jakaako (tuo arvo) vai (se arvo + 2) n:n vai ei, ja lisää arvoa 6:lla [koska mikä tahansa alkuluku voidaan ilmaista muodossa 6n+1 tai 6n-1 ]. Jos löydämme jonkin luvun, joka jakaa, palautetaan epätosi.

Alla ylläolevan idean toteutus:

C++




// A school method based C++ program to> // check if a number is prime> #include> using> namespace> std;> > // Function check whether a number> // is prime or not> bool> isPrime(> int> n)> > > // Driver Code> int> main()> {> > isPrime(11) ? cout < <> 'true '> : cout < <> 'false '> ;> > return> 0;> }> // This code is contributed by Suruchi kumari>

C




// A school method based C program to> // check if a number is prime> #include> #include> > // Function check whether a number> // is prime or not> int> isPrime(> int> n)> n % 3 == 0)> > return> 0;> > // Check from 5 to square root of n> > // Iterate i by (i+6)> > for> (> int> i = 5; i * i <= n; i = i + 6)> > if> (n % i == 0> > // Driver Code> int> main()> {> > if> (isPrime(11) == 1)> > printf> (> 'true '> );> > else> > printf> (> 'false '> );> > return> 0;> }> // This code is contributed by Suruchi Kumari>

Java




// Java program to check whether a number> import> java.lang.*;> import> java.util.*;> > class> GFG {> > > // Function check whether a number> > // is prime or not> > public> static> boolean> isPrime(> int> n)> > > > if> (n <=> 1> )> > return> false> ;> > > // Check if n=2 or n=3> > if> (n ==> 2> > > > // Driver Code> > public> static> void> main(String[] args)> > {> > if> (isPrime(> 11> )) {> > System.out.println(> 'true'> );> > }> > else> {> > System.out.println(> 'false'> );> > }> > }> }> > // This code is contributed by Sayan Chatterjee>

Python 3




import> math> > def> is_prime(n:> int> )> -> >>> > > # Check if n=2 or n=3> > if> n> => => 2> or> n> => => 3> :> > return> 'true'> > > # Check whether n is divisible by 2 or 3> > if> n> %> 2> => => 0> or> n> %> 3> => => 0> :> > return> 'false'> > > # Check from 5 to square root of n> > # Iterate i by (i+6)> > for> i> in> range> (> 5> ,> int> (math.sqrt(n))> +> 1> ,> 6> ):> > if> n> %> i> => => 0> or> n> %> (i> +> 2> )> => => 0> :> > return> 'false'> > > return> 'true'> > if> __name__> => => '__main__'> :> > print> (is_prime(> 11> ))>

C#




// C# program to check whether a number> using> System;> class> GFG {> > > // Function check whether a number> > // is prime or not> > public> static> bool> isPrime(> int> n)> > > > > // Driver Code> > public> static> void> Main(String[] args)> > {> > if> (isPrime(11)) {> > Console.WriteLine(> 'true'> );> > }> > else> {> > Console.WriteLine(> 'false'> );> > }> > }> }> > // This code is contributed by Abhijeet> // Kumar(abhijeet_19403)>

Javascript




// A school method based JS program to> // check if a number is prime> > > // Function check whether a number> // is prime or not> function> isPrime(n)> n % (i + 2) == 0)> > return> false> ;> > > return> true> ;> > > // Driver Code> isPrime(11) ? console.log(> 'true'> ) : console.log(> 'false'> );> > > // This code is contributed by phasing17>

Lähtö

true 

Aika monimutkaisuus: O(sqrt(n))
Aputila: O(1)

Tehokkaita ratkaisuja

  • Primaliteettitesti | Sarja 1 (johdanto ja koulumenetelmä)
  • Primaliteettitesti | Sarja 2 (Fermat-menetelmä)
  • Primaliteettitesti | Sarja 3 (Miller-Rabin)
  • Primaliteettitesti | Sarja 4 (Solovay-Strassen)
  • Lucasin primiteettitesti

Algoritmit kaikkien N:tä pienempien alkulukujen löytämiseksi.

  • Eratosthenesin seula
  • Eratosthenesin seula 0(n) aikakompleksisuudessa
  • Segmentoitu seula
  • Sundaramin seula
  • Bitwise Seula
  • Uusimmat artikkelit Sievessä!

Lisää alkunumeroon liittyviä ongelmia

  • Etsi kaksi erilaista alkulukua kanssa a annettu tuote
  • Tulosta kaikki alkuluvut, jotka ovat pienempiä tai yhtä suuria kuin N
  • Rekursiivinen ohjelma alkuluvulle
  • Etsi kaksi alkulukua kanssa a annettu summa
  • Etsi alueen suurin alkulukujen luku
  • Prime Factorization käyttämällä Sieve O(log n) -toimintoa useille kyselyille
  • Ohjelma tulostaa tietyn luvun kaikki alkutekijät
  • Lukujen pienin alkutekijä n:ään asti
  • Matriisielementtien LCM:n alkutekijät – techcodeview.com
  • Ohjelma Goldbachin arveluille
  • Alkuluvut ja Fibonacci
  • Yhdistelmänumero
  • Viimeisimmät artikkelit alkuluvuista!