11 关于因子与因数与素因子

  1. 素因子(也称质因数/质因子):
    在数论里是指能整除给定正整数的质数。除了1以外,两个没有其他共同质因子的正整数称为互质。因为1没有质因子,1与任何正整数(包括1本身)都是互质。正整数的因数分解可将正整数表示为一连串的质因子相乘,质因子如重复可以用指数表示。根据算术基本定理,任何正整数皆有独一无二的质因子分解式 。只有一个质因子的正整数为质数。
    每个合数都可以写成几个质数(也可称为素数)相乘的形式,这几个质数就都叫做这个合数的质因数。如果一个质数是某个数的因数,那么就说这个质数是这个数的质因数;而这个因数一定是一个质数。

特别强调:
image.png

质因数就是一个数的约数,并且是质数。
比如8=2×2×2,2就是8的质因数;
12=2×2×3,2和3就是12的质因数。
把一个式子以12=2×2×3的形式表示,叫做分解质因数。
把一个合数写成几个质数相乘的形式表示,这也是分解质因数 ,如16=2×2×2×2,2就是16的质因数。
把一个合数分解成若干个质因数的乘积的形式,即求质因数的过程叫做分解质因数。
分解质因数只针对合数。(分解质因数也称分解素因数)求一个数分解质因数,要从最小的质数除起,一直除到结果为质数为止。
分解质因数的方法是先用一个合数的最小质因数去除这个合数,得出的数若是一个质数,就写成这个合数相乘形式;若是一个合数就继续按原来的方法,直至最后是一个质数 。
分解质因数的有两种表示方法,除了最常用的“短除分解法”之外,还有一种方法就是“塔形分解法”。
分解质因数对解决一些自然数和乘积的问题有很大的帮助,同时又为求最大公约数和最小公倍数做了重要的铺垫。

Pollard Rho因数分解
1975年,John M. Pollard提出了第二种因数分解的方法,Pollard Rho快速因数分解。该算法时间复杂度为。
分解质因数代码:
将一个正整数分解质因数。例如:输入90,打印出90=2×3×3×5。
程序分析:对n进行分解质因数,应先找到一个最小的质数k,然后按下述步骤完成:
(1)如果这个质数恰等于n,则说明分解质因数的过程已经结束,打印出即可。
(2)如果n>k,但n能被k整除,则应打印出k的值,并用n除以k的商作为新的正整数n,重复执行第一步。
(3)如果n不能被k整除,则用k+1作为k的值,重复执行第一步。

  1. 因子:
    image.png

总结:
求素因子的时候,包含本身(如果本身是素数)
但是求因子和(用原始的迭代)不需要包含1和本身。

求最大的素因子:

#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
typedef long long ll;

const int SIZE = 20002;
bool prim[SIZE + 1];

void get_prims() {
    int SIZE_2 = SIZE + 1;
    //true表示是素数, flase表示非素数
    if (SIZE >= 2)
        fill(prim + 2, prim + SIZE_2, 1);
    for (int i = 2; i * i <= SIZE_2; i++) {
        for (int j = 2; i * j <= SIZE_2; j++) {
            prim[i * j] = false;
        }
    }
}

int f(int n) {
    int maxm = -1;
    for (int i = 1; i * i <= n; i++) {
        if (n % i == 0) {
            if (prim[i]) {
                maxm = max(i, maxm);
            }
            if (prim[n / i]) {
                maxm = max(n / i, maxm);
            }
        }
    }
    return maxm;
}

void solve(int n) {
    int m, ans, max_value = -1, max_index = 0;
    get_prims();
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%d", &m);
        ans = f(m);
        if (max_value < ans) {
            max_index = m;
            max_value = ans;
        }
    }
    printf("%d", max_index);
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int n;
    scanf("%d", &n);
    solve(n);

    return 0;
}

判断因子和(没有计算1和本身):

#include<cstdio>
#include<algorithm>
#include<cstring>
using namespace std;
typedef long long ll;

int f(int n) {
    int ans = 0;
    for (int i = 2; i * i <= n; i++) {
        if (n % i != 0) continue;
        if (i * i == n) ans += i;
        else ans += i + n / i;
    }
    return ans;
}

void solve(int n) {
    for (int i = 2; i <= n; i++) {
        for (int j = 2; j <= n; j++) {
            if (i == j) continue;
            if (f(i) == j && f(j) == i) {
                printf("%d %d\n", i, j);
            }
        }
    }
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int n;
    scanf("%d", &n);
    solve(n);

    return 0;
}
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