什么是分解质因数
分解质因数是指将一个合数用质因数相乘的形式表示出来,即将一个合数分解为若干个质数的乘积。其中每个质数都是这个合数的因数。例如,将30分解质因数,得到2×3×5,即将30表示为2、3、5三个质数的乘积。分解质因数只针对合数,对于质数和1,不需要进行分解质因数。
具体案例
给定 n nn 个正整数 a i a_iai,将每个数分解质因数,并按照质因数从小到大的顺序输出每个质因数的底数和指数。
输入格式
第一行包含整数 n nn。
接下来 n nn 行,每行包含一个正整数 a i a_iai。
输出格式
对于每个正整数 a i a_iai,按照从小到大的顺序输出其分解质因数后,每个质因数的底数和指数,每个底数和指数占一行。
每个正整数的质因数全部输出完毕后,输出一个空行。
数据范围
1 ≤ n ≤ 100 1≤n≤1001≤n≤100,
2 ≤ a i ≤ 2 × 1 0 9 2≤a_i≤2×10^92≤ai≤2×109
输入样例:
2 6 8
输出样例:
2 1 3 1 2 3
原理讲解
原始方法
原始的分解质因数的方法,是从小到大遍历所有小于n的数i,如果n % i == 0 且i为素数,那么i就是其中的一个质因数。
按照这样的思路,我们只需要判断一次取余运算,判断一次素数。但是对于这道题的数据范围,一定会TLE。
转换思路
由于这道题还需要求出每个质因数的指数,那每次找到这个质因数之后,让n不停的除这个数i,直到除完为止,每除一次就表示次数+1
这样就不需要把n遍历完,每找到一个素数k,n会减小1~k^s倍
但是每次除法的过程也会有s次操作,数据范围仍然不允许
利用试除法判定质数的思路
可以把试除的时间复杂度降到O(sqrt(n))
只需要判断sqrt(n)以内的质因数,但是sqrt(n)~n之间可能存在质因数且最多一个,所以在遍历完之后需要判断n是否被除尽,如果还有剩,那剩下的这个一定是一个质因数。
为什么不需要单独判断是否为质数
这其实用到了埃氏筛法筛素数的一个原理:
我们每判断完一个素数x,就在2 - i-1之间把x的倍数筛了一遍了,于是在2 - i-1之间就不存在x的倍数了
反证法证一下:
假设我们遍历到一个数i是一个合数,那么它可以分解质因数,那么在2 - i-1之间就一定可以找到一个质数是i的因数,而根据我们的算法,前面所有遇到的质数已经把该质数的倍数除干净了,所以不存在任何一个质数的倍数,所以它在前面找不到一个质因数,所以它一定不是合数,与假设相矛盾,所以它一定是质数。
#include<iostream> using namespace std; void divide(long long n){ // int x = sqrt(n); int i; for(i = 2; i <= n / i; i++){ if(n % i == 0){ int s = 0; while(n % i == 0){ n /= i; s++; } cout << i << " " << s << endl; } } if(n > 1) cout << n << " " << 1 << endl; cout << endl; } int main(){ int n; cin >> n; while(n--){ long long a; cin >> a; divide(a); } return 0; }
作者:为梦而生
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