【趣味学算法】14_梅森素数

news2024/11/27 10:29:11

注: 本系列仅为个人学习笔记,学习内容为《算法小讲堂》(视频传送门),通俗易懂适合编程入门小白,需要具备python语言基础,本人小白,如内容有误感谢您的批评指正

梅森数(Mersenne Prime)指的是形如 2 n − 1 2^n-1 2n1的正整数,其中指数n是素数,如果结果是一个素数,则称其为梅森素数
例如 2 2 − 1 = 3 2^2-1=3 221=3 , 2 3 − 1 = 7 2^3-1=7 231=7都是梅森素数,n 为 2,3,5,7 时,结果都是梅森素数,但是当 n 为 11 时, 2 1 1 − 1 = 2047 = 23 × 89 2^11-1=2047=23×89 2111=2047=23×89,可以拆分就不是梅森素数,所以并不是所有指数为素数的情况都是梅森素数。

那么让我们用代码找出指数n<22的所有梅森素数该怎么实现呢?思路很简单!判断指数是不是素数然后在判断 2 n − 1 2^n-1 2n1是不是素数即可。

def prime(num):
    i = 2
    while i<= math.sqrt(num):
        if num%i==0:
            return 0
        i += 1
    return 1

print('指数n<22的梅森素数为:')
count = 0
for i in range(2,22):
    if prime(i):
        if prime(2**i-1):
            print(2**i-1)
            count += 1
print('22以内的梅森素数共有{}个'.format(count))

输出结果

指数n<22的梅森素数为:
3
7
31
127
8191
131071
524287
22以内的梅森素数共有7个

在前面学习完了一些内容之后,素数大家一定都已经掌握了,让我们升级一下来看看著名的歌德巴赫猜想在这里插入图片描述

哥德巴赫猜想(Goldbach’s conjecture)是数论中存在最久的未解问:用现代的数学语言,哥德巴赫猜想可以陈述为:任一大于 2 的偶数,都可表示成两个素数之和。

这个猜想与当时欧洲数论学家讨论的整数分拆问题有一定联系。整数分拆问题是一类讨论“是否能将整数分拆为某些拥有特定性质的数的和”的问题。比如能否将所有整数都分拆为若干个完全平方数之和,或者若干个完全立方数的和等。而将一个给定的偶数分拆成两个素数之和,则被称之为此数的哥德巴赫分拆。

例如:

4 = 2 + 2
6 = 3 + 3
8 = 3 + 5
10 = 3 + 7 = 5 + 5
12 = 5 + 7
14 = 3 + 11 = 7 + 7

那么让我们来验证验证歌德巴赫猜想对 2333 以内的正偶数都是成立的,即2333以内的不小于4的正偶数都能够分解为两个素数之和,实现思路当然也很简单啦就是将整数分解为两个正整数,再判断这两个正整数是否都为素数,输出最小的一组分解结果即可代码实现如下

def prime(num):
    i = 2
    while i <= math.sqrt(num):
        if num%i==0:
            return 0
        i += 1
    return 1

if __name__=='__main__':
    while True:
        num = int(input('请输入一个不小于4的正偶数,退出输入0:'))
        if num==0:
            print('已退出!')
            break
        elif num%2!=0 or num < 4:
            print('输入不合法请重新输入!')
            print()
            continue
        i = 2
        while i <= num//2:
            if prime(i)and prime(num-i):
                print('分解结果:{}\t{}'.format(i,num-i)) 
                print()
                break
            i += 1

输出结果:

请输入一个不小于4的正偶数,退出输入0:2
输入不合法请重新输入!

请输入一个不小于4的正偶数,退出输入0:9
输入不合法请重新输入!

请输入一个不小于4的正偶数,退出输入0:18
分解结果:5	13

请输入一个不小于4的正偶数,退出输入0:300
分解结果:7	293

请输入一个不小于4的正偶数,退出输入0:0
已退出!

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