100个python算法超详细讲解:要发就发
1.問題描述
“1898——要發就發”。請將不超過1993的所有素數從小到大排成第一行,第二
行上的每個數都等于它上面相鄰兩個素數之差。編程求出:第二行數中是否存在若
干個連續的整數,它們的和恰好為1898?假如存在的話,又有幾種這樣的情況?
兩行數據分別如下:
第一行:2,3,5,7,11,13,17…1979,1987,1993
第二行:1,2,2,4,2,4…8,6
2.問題分析
首先從數學上對該問題進行分析。
假設第一行中的素數為n[1]、n[2]、n[3]…n[i]、…;第二行中的差值為m[1]、
m[2]、m[3]…m[j]…。則m[j]可以表示為:m[j]=n[j+1]-n[j]。
第二行中連續N個數的和sum可以表示為:
sum=m[k]+m[k+1]+m[k+2]+m[k+3]+…+m[j]
=(n[k+1]-n[k])+(n[k+2]-n[k+1])+(n[k+3]-n[k+2])+…+(n[j+1]-n[j])
=n[k+1]-n[k]+n[k+2]-n[k+1]+n[k+3]-n[k+2]+…+n[j+1]-n[j]
=n[j+1]-n[k]
其中j>k≥1。
因此,原題目可以轉換成如下的等價問題:在不超過1993的所有素數中是否存
在這樣兩個素數,它們的差恰好是1898。若存在,則第二行中必有所需整數序列且
其和恰為1898。
顯然,對原問題的等價問題的求解是比較簡單的。
由上面分析可知,在求解等價問題時,第一行的素數序列可以從3開始考慮,
因為任意的素數與2的差一定為奇數,不可能為1898,所以在求解時素數序列中不
需要包含2。
3.算法設計
首先采用數組number[NUM]來存放第一行中的全部素數,由前面分析可知,
從3開始存放即可,一直到1993。
在產生不超過1993的素數序列時可以采用類似于5.2節中的函數來判斷一個整
數是否為素數。如果是素數,則將其存放到數組中,否則不需要存放。
定義一個函數,函數名設為fun(),在其中判斷傳進來的形參是否為素數,如果
是素數則返回1,否則返回0。需要注意的是,在所有偶數中,只有2是唯一的素
數。在函數fun()中,可以分為以下5種情況來判斷。
·n≤1,由題意可知,本題不考慮素數為1的情況,且n<1時顯然不是素數,故返
回0。
·n=2,是素數,返回1。
·n是偶數,不是素數,返回0。
·n是奇數,不是素數,返回0。
·n≠2,是素數,返回1。
在主函數中,使用循環結構。
從第一行中最大的素數開始搜索,用它逐個減去number[0]、number[1]…每減
一次判斷一次,看它們的差值是否大于1898。直到在數組number[NUM]中找到一
個位置j,使得最大素數與number[j]的差值不大于1898。此時,需要判斷它們的差
值是否等于1898,如果恰好等于1898,則最大素數與number[j]中存放的素數就是我
們找到的第一個結果集。
對第一行中次大的素數重復該搜索過程,以此類推,直到第一行中大于1898且
與1898最接近的那個素數為止。
4.確定程序框架
程序的流程圖如圖5.5所示。
5.完整的程序
根據上面的分析,編寫程序如下:
?6.運行結果
在PyCharm下運行程序,結果如圖5.6所示。
?
總結
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