用queue解素数环问题,解释一下思路,并给出c++代码
时间: 2023-12-26 08:05:28 浏览: 90
素数环问题是指将1到n的n个数排列成一个环,使得相邻两个数之和都是素数。其中,n为偶数且大于等于4。要解决这个问题,我们可以使用队列(queue)数据结构。
具体思路如下:
1. 将所有素数存入一个数组prime[]中;
2. 将第一个数1入队列;
3. 从2开始,逐个考虑所有素数,如果当前素数与队列的最后一个数之和为素数,则将该素数入队列;
4. 如果当前素数与队列的最后一个数之和不为素数,则弹出队列的最后一个数,继续判断;
5. 如果队列中的元素个数等于n,则输出队列中所有数字的排列方式。
下面是C++代码实现:
```c++
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
const int MAX_N = 20;
int n;
bool isPrime[MAX_N * 2]; // 判断一个数是否为素数
int prime[MAX_N * 2]; // 存放所有素数
bool used[MAX_N + 1]; // 判断一个数是否被使用过
queue<int> q; // 存放已经找到的数字序列
void sieve(int n) { // 筛选出素数
for (int i = 2; i <= n; i++) {
isPrime[i] = true;
}
for (int i = 2; i * i <= n; i++) {
if (isPrime[i]) {
for (int j = i * i; j <= n; j += i) {
isPrime[j] = false;
}
}
}
}
void makePrime(int n) { // 将素数存入数组中
int cnt = 0;
for (int i = 2; i <= n; i++) {
if (isPrime[i]) {
prime[cnt++] = i;
}
}
}
void search() {
if (q.size() == n) { // 如果数字序列中的元素个数等于n
if (isPrime[q.front() + q.back()]) { // 判断第一个数和最后一个数之和是否为素数
for (int i = 0; i < n; i++) {
cout << q.front() << " "; // 输出数字序列
q.pop();
}
cout << endl;
}
} else {
for (int i = 1; i < n; i++) { // 枚举所有可能的数字
if (!used[i] && isPrime[i + q.back()]) { // 如果当前数字没有被使用过且与队列最后一个数字之和为素数
q.push(i); // 将数字入队列
used[i] = true; // 标记当前数字已经被使用
search(); // 递归搜索下一个数字
used[i] = false; // 恢复当前数字的使用状态
q.pop(); // 弹出当前数字
}
}
}
}
int main() {
cin >> n;
sieve(n * 2); // 筛选出所有素数
makePrime(n * 2); // 将素数存入数组中
q.push(1); // 将数字1入队列
used[1] = true; // 标记数字1已经被使用
search(); // 开始搜索
return 0;
}
```
在上面的代码中,我们首先使用筛法求出了所有小于等于2n的素数,并将它们存入数组prime[]中;然后,我们使用队列q存放已经找到的数字序列。在search()函数中,我们使用递归的方式进行搜索。如果数字序列中的元素个数等于n,则输出数字序列;否则,我们枚举所有可能的数字,并判断当前数字是否满足题目要求,如果满足则将它入队列,并递归搜索下一个数字。
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