素数判断算法 - 拉宾-米勒测试定理(c++实现)
2009-10-04 14:34
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在1000如此小的素数判断,在不考虑效率的情况下可以利用素数的定义来判断
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由于卡米歇尔数的存在,导致 费马小定理 无法判断一个数是否是素数。
费马小定理: 设p是素数, a是任意整数且 a!三0( mod p ), 则
a^(p-1) 三 1(mod p)
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卡米歇尔数:它是合数, 当 1<=a<=n, 都有 a^n 三 a(mod n)
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卡米歇尔数的考塞特判别法: 设n是合数,则n是卡米歇尔数当且仅当它是奇数,且整除n的每个素数p满足下述两个条件:
1)p^2 不整除 n
2)p-1 整除 n-1
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如果要判断相当大的素数最好使用 合数的拉宾-米勒测试定理
合数的拉宾-米勒测试定理: 设n是奇素数, 记 n-1 = 2^k * q , q 是奇数, 对不被n整除的某个a, 如果下述两个条件都成立,则n是合数.
a) a^q !三 1(mod n);
b) 对所有 i = 0, 1, 2, ...., k-1, a^((2^i)*q) !三 -1(mod n);
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这里给出了合数的拉宾-米勒测试定理 a 的取值:
if n < 1,373,653, it is enough to test a = 2 and 3.
if n < 9,080,191, it is enough to test a = 31 and 73.
if n < 4,759,123,141, it is enough to test a = 2, 7, and 61.
if n < 2,152,302,898,747, it is enough to test a = 2, 3, 5, 7, and 11.
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在1000如此小的素数判断,在不考虑效率的情况下可以利用素数的定义来判断
printf("2 ");//2是唯一一个偶素数 for( int a = 3; a <= 1000; a+=2) //步进为2, 因为只有奇数才有可能是素数(已排除了2) { bool bDivision = false; int _nTemp = sqrt((float)a); //只需要检测自身开平方的数 for( int i = 3; i < nTemp; i+=2) { if( a % i == 0 ) { bDivision = true; break; } } if( !bDivision ) printf("%d ", a ); }
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由于卡米歇尔数的存在,导致 费马小定理 无法判断一个数是否是素数。
费马小定理: 设p是素数, a是任意整数且 a!三0( mod p ), 则
a^(p-1) 三 1(mod p)
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卡米歇尔数:它是合数, 当 1<=a<=n, 都有 a^n 三 a(mod n)
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卡米歇尔数的考塞特判别法: 设n是合数,则n是卡米歇尔数当且仅当它是奇数,且整除n的每个素数p满足下述两个条件:
1)p^2 不整除 n
2)p-1 整除 n-1
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如果要判断相当大的素数最好使用 合数的拉宾-米勒测试定理
合数的拉宾-米勒测试定理: 设n是奇素数, 记 n-1 = 2^k * q , q 是奇数, 对不被n整除的某个a, 如果下述两个条件都成立,则n是合数.
a) a^q !三 1(mod n);
b) 对所有 i = 0, 1, 2, ...., k-1, a^((2^i)*q) !三 -1(mod n);
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这里给出了合数的拉宾-米勒测试定理 a 的取值:
if n < 1,373,653, it is enough to test a = 2 and 3.
if n < 9,080,191, it is enough to test a = 31 and 73.
if n < 4,759,123,141, it is enough to test a = 2, 7, and 61.
if n < 2,152,302,898,747, it is enough to test a = 2, 3, 5, 7, and 11.
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// montgomery快速幂模算法 (n ^ p) % m, 与power算法极类似 unsigned __int64 montgomery(unsigned __int64 n, unsigned __int64 p, unsigned __int64 m) { unsigned __int64 r = n % m; unsigned __int64 tmp = 1; while (p > 1) { if ((p & 1)!=0) { tmp = (tmp * r) % m; } r = (r * r) % m; p >>= 1; } return (r * tmp) % m; } //返回true:n是合数, 返回false:n是素数 bool R_M_Help(unsigned __int64 a, unsigned __int64 k, unsigned __int64 q, unsigned __int64 n) { if ( 1 != montgomery( a, q, n ) ) { int e = 1; for ( int i = 0; i < k; ++i ) { if ( n - 1 == montgomery( a, q * e, n ) ) return false; e <<= 1; } return true; } return false; } //拉宾-米勒测试 返回true:n是合数, 返回false:n是素数 bool R_M( unsigned __int64 n ) { if( n < 2 ) throw 0; if ( n == 2 || n == 3 ) { return false; } if( (n & 1) == 0 ) return true; // 找到k和q, n = 2^k * q + 1; unsigned __int64 k = 0, q = n - 1; while( 0 == ( q & 1 ) ) { q >>= 1; k++; } /*if n < 1,373,653, it is enough to test a = 2 and 3. if n < 9,080,191, it is enough to test a = 31 and 73. if n < 4,759,123,141, it is enough to test a = 2, 7, and 61. if n < 2,152,302,898,747, it is enough to test a = 2, 3, 5, 7, and 11.*/ if( n < 1373653 ) { if( R_M_Help(2, k, q, n ) || R_M_Help(3, k, q, n ) ) return true; } else if( n < 9080191 ) { if( R_M_Help(31, k, q, n ) || R_M_Help(73, k, q, n ) ) return true; } else if( n < 4759123141 ) { if( R_M_Help(2, k, q, n ) || R_M_Help(3, k, q, n ) || R_M_Help(5, k, q, n ) || R_M_Help(11, k, q, n ) ) return true; } else if( n < 2152302898747 ) { if( R_M_Help(2, k, q, n ) || R_M_Help(3, k, q, n ) || R_M_Help(5, k, q, n ) || R_M_Help(7, k, q, n ) || R_M_Help(11, k, q, n ) ) return true; } else { if( R_M_Help(2, k, q, n ) || R_M_Help(3, k, q, n ) || R_M_Help(5, k, q, n ) || R_M_Help(7, k, q, n ) || R_M_Help(11, k, q, n ) || R_M_Help(31, k, q, n ) || R_M_Help(61, k, q, n ) || R_M_Help(73, k, q, n ) ) return true; } return false; }
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