用c++编程分别用三种方法对奇素数的素性进行判断,输入奇素数n≥3,分别利用Fermat测试,Solovay-Strassen测试、Miller-Rabin测试n是否为素数。

时间: 2024-03-10 13:45:01 浏览: 20
好的,我可以为您提供一个C++程序,用三种方法对奇素数的素性进行判断,分别是Fermat测试、Solovay-Strassen测试和Miller-Rabin测试。 Fermat测试的原理是利用费马小定理,对于素数p和任意整数a,有$a^{p-1} \equiv 1 \pmod{p}$,因此如果对于某个整数a,有$a^{p-1} \not\equiv 1 \pmod{p}$,则p不是素数。Fermat测试的缺点是存在卡迈克尔数(Carmichael number),即有些合数也会通过Fermat测试。 Solovay-Strassen测试的原理是利用欧拉判别准则(Euler's criterion),对于素数p和任意整数a,有$a^{\frac{p-1}{2}} \equiv Legendre(a,p) \pmod{p}$,其中Legendre符号是二次剩余的符号。因此,如果对于某个整数a,有$a^{\frac{p-1}{2}} \not\equiv Legendre(a,p) \pmod{p}$,则p不是素数。 Miller-Rabin测试的原理是利用二次探测(quadratic probing)和费马小定理,对于奇素数p和任意整数a,可以将p-1表示为$2^s \times d$的形式,其中d是奇数。然后对于任意整数r,如果存在某个整数t满足$a^{2^tr} \equiv -1 \pmod{p}$,则p可能是素数;否则,如果对于所有的r,有$a^{2^tr} \not\equiv -1 \pmod{p}$,则p不是素数。 下面是完整的C++代码实现: ```c++ #include <iostream> #include <cmath> using namespace std; // 计算幂次方 int power(int a, int b, int p) { int ans = 1 % p; a %= p; while (b) { if (b & 1) ans = (long long)ans * a % p; a = (long long)a * a % p; b >>= 1; } return ans; } // 计算Legendre符号 int legendre(int a, int p) { return power(a, (p - 1) / 2, p); } // Fermat测试 bool fermatTest(int n, int k) { if (n == 2) return true; if (n <= 1 || n % 2 == 0) return false; for (int i = 0; i < k; i++) { int a = rand() % (n - 2) + 2; if (power(a, n - 1, n) != 1) return false; } return true; } // Solovay-Strassen测试 bool solovayStrassenTest(int n, int k) { if (n == 2) return true; if (n <= 1 || n % 2 == 0) return false; for (int i = 0; i < k; i++) { int a = rand() % (n - 2) + 2; int x = power(a, (n - 1) / 2, n); if (x == 0 || x != legendre(a, n)) return false; } return true; } // Miller-Rabin测试 bool millerRabinTest(int n, int k) { if (n == 2) return true; if (n <= 1 || n % 2 == 0) return false; int s = 0, d = n - 1; while (d % 2 == 0) { s++; d /= 2; } for (int i = 0; i < k; i++) { int a = rand() % (n - 2) + 2; int x = power(a, d, n); if (x == 1 || x == n - 1) continue; for (int j = 0; j < s - 1; j++) { x = (long long)x * x % n; if (x == n - 1) break; } if (x != n - 1) return false; } return true; } int main() { srand(time(NULL)); // 随机数种子 int n; cout << "请输入一个奇素数(n>=3):" << endl; cin >> n; if (fermatTest(n, 10)) { cout << n << "是素数(Fermat测试)" << endl; } else { cout << n << "不是素数(Fermat测试)" << endl; } if (solovayStrassenTest(n, 10)) { cout << n << "是素数(Solovay-Strassen测试)" << endl; } else { cout << n << "不是素数(Solovay-Strassen测试)" << endl; } if (millerRabinTest(n, 10)) { cout << n << "是素数(Miller-Rabin测试)" << endl; } else { cout << n << "不是素数(Miller-Rabin测试)" << endl; } return 0; } ``` 这段代码可以接受一个奇素数作为输入,并分别使用Fermat测试、Solovay-Strassen测试和Miller-Rabin测试判断是否为素数。您可以根据需要进行修改和扩展。请注意,此代码仅用于演示目的,不适用于实际应用。

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