用C语言编写一个程序,求1~n的素数个数,给出两种解法,对于相同的n,给出这两种解法的结果和求解时间,并用相关数据进行测试
时间: 2024-09-08 15:00:35 浏览: 85
在C语言中,计算1到n之间素数的个数可以通过多种算法实现。这里,我将提供两种不同的解法,一种是暴力方法(朴素算法),另一种是埃拉托斯特尼筛法(Sieve of Eratosthenes)。
第一种解法:暴力方法(朴素算法)
```c
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
bool isPrime(int num) {
if (num <= 1) return false;
for (int i = 2; i * i <= num; i++) {
if (num % i == 0) return false;
}
return true;
}
int countPrimesNaive(int n) {
int count = 0;
for (int i = 2; i <= n; i++) {
if (isPrime(i)) {
count++;
}
}
return count;
}
int main() {
int n;
printf("请输入n的值:");
scanf("%d", &n);
int count = countPrimesNaive(n);
printf("使用暴力方法计算得到1到%d之间共有%d个素数。\n", n, count);
return 0;
}
```
第二种解法:埃拉托斯特尼筛法(Sieve of Eratosthenes)
```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void sieveOfEratosthenes(int n) {
int *prime = (int *)malloc((n+1) * sizeof(int));
memset(prime, 1, (n+1) * sizeof(int));
for (int p = 2; p * p <= n; p++) {
if (prime[p]) {
for (int i = p * p; i <= n; i += p) {
prime[i] = 0;
}
}
}
int count = 0;
for (int p = 2; p <= n; p++) {
if (prime[p]) count++;
}
printf("使用埃拉托斯特尼筛法计算得到1到%d之间共有%d个素数。\n", n, count);
free(prime);
}
int main() {
int n;
printf("请输入n的值:");
scanf("%d", &n);
sieveOfEratosthenes(n);
return 0;
}
```
为了比较两种方法的效率,我们可以计算求解时间。在C语言中,可以使用`clock()`函数来计算时间。以下是添加了时间计算的代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
// ...(省略前面的代码)
int main() {
int n;
printf("请输入n的值:");
scanf("%d", &n);
clock_t start, end;
double cpu_time_used;
// 使用暴力方法计算素数个数
start = clock();
int countNaive = countPrimesNaive(n);
end = clock();
cpu_time_used = ((double) (end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("使用暴力方法计算得到1到%d之间共有%d个素数,用时:%f秒。\n", n, countNaive, cpu_time_used);
// 使用埃拉托斯特尼筛法计算素数个数
start = clock();
sieveOfEratosthenes(n);
end = clock();
cpu_time_used = ((double) (end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
return 0;
}
```
在测试时,你可以输入不同的n值来比较两种方法的效率和结果。随着n值的增加,埃拉托斯特尼筛法的优势会更加明显。
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