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判断一个数是否为素数(一)
2013-07-23 09:09:03 来源: 作者: 【 】 浏览:2047
Tags:判断 一个数 是否 素数

    1.约定
    x%y为x取模y,即x除以y所得的余数,当x<y时,x%y=x,所有取模的运算对象都为整数。
    x^y表示x的y次方。乘方运算的优先级高于乘除和取模,加减的优先级最低。
    见到x^y/z这样,就先算乘方,再算除法。
    A/B,称为A除以B,也称为B除A.
    若A%B=0,即称为A可以被B整除,也称B可以整除A.
    A*B表示A乘以B或称A乘B,B乘A,B乘以A……都一样。
    复习一下小学数学
    公因数:两个不同的自然数A和B,若有自然数C可以整除A也可以整除B,那么C就是A和B的公因数。
    公倍数:两个不同的自然数A和B,若有自然数C可以被A整除也可以被B整除,那么C就是A和B的公倍数。
    互质数:两个不同的自然数,它们只有一个公因数1,则称它们互质。
    费马是法国数学家,又译"费尔马",此人巨牛,他的简介请看下面。不看不知道,一看吓一跳。
    2.费马小定理:
    有N为任意正整数,P为素数,且N不能被P整除(显然N和P互质),则有:N^P%P=N(即:N的P次方除以P的余数是N)。
    但是我查了很多资料见到的公式都是这个样子:
    (N^(P-1))%P=1后来分析了一下,两个式子其实是一样的,可以互相变形得到。
    原式可化为:(N^P-N)%P=0(即:N的P次方减N可以被P整除,因为由费马小定理知道N的P次方除以P的余数是N)把N提出来一个,N^P就成了你N*(N^(P-1)),那么(N^P-N)%P=0可化为:
    (N*(N^(P-1)-1))%P=0
    请注意上式,含义是:N*(N^(P-1)-1)可以被P整除
    又因为N*(N^(P-1)-1)必能整除N(这不费话么!)
    所以,N*(N^(P-1)-1)是N和P的公倍数,小学知识了^_^
    又因为前提是N与P互质,而互质数的最小公倍数为它们的乘积,所以一定存在
    正整数M使得等式成立:N*(N^(P-1)-1)=M*N*P
    两边约去N,化简之:N^(P-1)-1=M*P
    因为M是整数,显然:N^(P-1)-1)%P=0即:N^(P-1)%P=1
    ============================================
    3.积模分解公式
    先有一个引理,如果有:X%Z=0,即X能被Z整除,则有:(X+Y)%Z=Y%Z
    设有X、Y和Z三个正整数,则必有:(X*Y)%Z=((X%Z)*(Y%Z))%Z
    想了很长时间才证出来,要分情况讨论才行:
    1.当X和Y都比Z大时,必有整数A和B使下面的等式成立:
    X=Z*I+A(1)
    Y=Z*J+B(2)
    不用多说了吧,这是除模运算的性质!
    将(1)和(2)代入(X*Y)modZ得:((Z*I+A)(Z*J+B))%Z乘开,再把前三项的Z提一个出来,变形为:(Z*(Z*I*J+I*A+I*B)+A*B)%Z(3)
    因为Z*(Z*I*J+I*A+I*B)是Z的整数倍……晕,又来了。
    概据引理,(3)式可化简为:(A*B)%Z又因为:A=X%Z,B=Y%Z,代入上面的式子,就成了原式了。
    2.当X比Z大而Y比Z小时,一样的转化:
    X=Z*I+A
    代入(X*Y)%Z得:
    (Z*I*Y+A*Y)%Z
    根据引理,转化得:(A*Y)%Z
    因为A=X%Z,又因为Y=Y%Z,代入上式,即得到原式。
    同理,当X比Z小而Y比Z大时,原式也成立。
    3.当X比Z小,且Y也比Z小时,X=X%Z,Y=Y%Z,所以原式成立。
    =====================================================

         

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