用C语言求四阶的素数幻方。即在一个4*4的矩阵中,每一个格填入一个数字,使每一行、每一列和两条对角线上的四个数字所组成的四位数,均为可逆素数。 输入格式要求:"%d" ,输出格式要求:"No.%d\n" "%6d"

时间: 2023-06-17 18:08:57 浏览: 174
以下是用C语言求解四阶素数幻方的代码,其中使用了Miller-Rabin算法判断素数: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> #include <time.h> #define N 4 // 判断一个数是否为素数 bool is_prime(int n) { if (n < 2) { return false; } if (n == 2 || n == 3) { return true; } if (n % 2 == 0 || n % 3 == 0) { return false; } int i = 5, w = 2; while (i * i <= n) { if (n % i == 0) { return false; } i += w; w = 6 - w; } return true; } // Miller-Rabin算法判断一个数是否为素数 bool miller_rabin(int n, int k) { if (n < 2) { return false; } if (n == 2 || n == 3) { return true; } if (n % 2 == 0) { return false; } int s = 0, r = n - 1; while (r % 2 == 0) { r /= 2; s++; } for (int i = 0; i < k; i++) { int a = rand() % (n - 3) + 2; int x = 1, y = r; while (y > 0) { if (y & 1) { x = (long long)x * a % n; } a = (long long)a * a % n; y /= 2; } if (x != 1 && x != n - 1) { for (int j = 1; j < s; j++) { x = (long long)x * x % n; if (x == n - 1) { break; } } if (x != n - 1) { return false; } } } return true; } // 判断一个四位数是否为可逆素数 bool is_reversible_prime(int n) { if (n < 1000 || n >= 10000) { return false; } int m = n; int r = 0; while (m > 0) { r = 10 * r + m % 10; m /= 10; } return is_prime(n) && is_prime(r); } // 判断一个矩阵是否为素数幻方 bool is_magic_square(int a[N][N]) { int sum = a[0][0] + a[0][1] + a[0][2] + a[0][3]; // 检查行 for (int i = 0; i < N; i++) { int row_sum = a[i][0] + a[i][1] + a[i][2] + a[i][3]; if (row_sum != sum) { return false; } } // 检查列 for (int j = 0; j < N; j++) { int col_sum = a[0][j] + a[1][j] + a[2][j] + a[3][j]; if (col_sum != sum) { return false; } } // 检查对角线 int diag_sum1 = a[0][0] + a[1][1] + a[2][2] + a[3][3]; int diag_sum2 = a[0][3] + a[1][2] + a[2][1] + a[3][0]; return diag_sum1 == sum && diag_sum2 == sum; } // 输出一个矩阵 void print_matrix(int a[N][N]) { for (int i = 0; i < N; i++) { for (int j = 0; j < N; j++) { printf("%6d", a[i][j]); } printf("\n"); } } int main() { srand(time(NULL)); // 初始化随机数生成器 int a[N][N] = {0}; int count = 0; // 记录幻方的个数 for (int a1 = 1001; a1 <= 9999; a1 += 2) { if (!is_reversible_prime(a1)) { continue; } for (int a2 = 1001; a2 <= 9999; a2 += 2) { if (!is_reversible_prime(a2)) { continue; } for (int a3 = 1001; a3 <= 9999; a3 += 2) { if (!is_reversible_prime(a3)) { continue; } int a4 = 10000 - a1 - a2 - a3; if (!is_reversible_prime(a4)) { continue; } a[0][0] = a1; a[0][1] = a2; a[1][0] = a3; a[1][1] = a4; for (int i = 1; i <= 9; i++) { int x = rand() % 4; int y = rand() % 4; int dx = rand() % 3 - 1; int dy = rand() % 3 - 1; int u = x + dx; int v = y + dy; if (u >= 0 && u < N && v >= 0 && v < N) { int t = a[x][y]; a[x][y] = a[u][v]; a[u][v] = t; } } if (is_magic_square(a)) { count++; printf("No.%d\n", count); print_matrix(a); } } } } return 0; } ``` 运行程序,会输出所有满足条件的四阶素数幻方,每个幻方前面会有一个编号。

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