一个偶数总能表示为两个素数之和 C语言算法

偶然在CSDN上看到 类 哥德巴赫 猜想的程序:

C语言每日一练——第52天:一个偶数总能表示为两个素数之和_Super辉sir的博客-CSDN博客C语言每日一练 2021年11月3日——分析:虽然用C语言证明这个猜想我做不到,但我可以设定一个范围,证明范围内的数满足这个条件即可。思路:三层循环,第一层遍历所有大于2的偶数(给定的范围),第二层遍历第一个素数加数,第三层遍历第二个素数加数,当满足所有偶数都有两个素加数(为素数的加数)时,方可证明在该数字范围内,一个偶数总能表示为两个素数之和。https://blog.csdn.net/weixin_43772810/article/details/121129617感觉有点意思,就自己尝试写了一下,因为好久没有写C语言,稍微饶了点弯路,不过也算写出来了,就发出来献个丑。代码风格啥的就忽略吧,随手一写。测试了一些数据,感觉性能还行。

4-100万所有偶数,41秒;

99万到100万,1万的数据量,不到1秒。

先发结果,代码附后。

jie@Jies-MacBook-Pro test1 % ./a.out  
your input: 4 - 1000000
程序运行时长:41373.597 ms
jie@Jies-MacBook-Pro test1 % ./a.out  
your input: 990000 - 1000000
程序运行时长:927.436 ms

算法思路就两条:

1. 磨刀不误砍柴工

        无论如何,素数的计算不能重跑,那干脆一次性跑足够多的放那儿备用,从实际情况来看,百万级别数字以下的素数计算还是很快的;

2. 加和算法

        采取了两头逼近的算法,min=2,max=最接近输入数字的素数,大一个小一个无所谓。以168为例。

第一轮:min=2,max=167,加和大于168,maxIndex-1

第二轮:min=2,max=163,加和小于168,minIndex+1

第三轮:min=3,max=163,加和小于168,minIndex+1

第四轮:min=5,max=163,加和=168,成功。 

另外理论上还有优化的空间,因为这么多数的计算都是独立的,各个数字之间没有相互影响,理论上可以用上多核计算的方式。必要的情况下可以根据实际场景选择。

#include 
#include 
#include 
#include 

typedef int BOOL;
#define TRUE 1
#define FALSE 0

#define MAX_PRIME_LENGTH 1000000
long _primes[MAX_PRIME_LENGTH];

void calcPrimes(long max);
int isPrime(long x);
long findSmallerPrimeIndex(long number);
int divideNumber(long number, long* x, long* y);

int main()
{
    double start = clock();

    long min = 990000;
    long max = 1000000;
    printf("your input: %ld - %ld\n", min, max);

    calcPrimes(max*2);
    
    for(long i=min; i<=max; i+=2){
        long x=0, y=0;
        divideNumber(i, &x, &y);
        //printf("%ld = %ld + % ld\n", i, _primes[x], _primes[y]);
    }

    double end = clock();
    printf("程序运行时长:%.3f ms\n",(double)(end-start)/1000); //打印运行时间

    return 0;
}


// 将一个数字分割为两个素数之和
int divideNumber(long number, long* x, long* y){
    // 从两头一起开始,小于number的最大的数开始
    long maxPrimeIndex = findSmallerPrimeIndex(number);
    //printf("maxPrimeIndex = %ld\n", maxPrimeIndex);
    long indexX = 0;
    long indexY = maxPrimeIndex;

    // *x 往右,*y往左
    while(indexX < indexY)
    {
        //printf("min = %ld, max = %ld\n", _primes[indexX], _primes[indexY]);
        long r = _primes[indexX] + _primes[indexY];
        if(r < number){
            indexX++;
        } else if(r > number){
            indexY--;
        }else{
            *x = indexX;
            *y = indexY;
            return 0;
        }
    }
    return -1;

}

// 找到最接近number并且小于number的素数(这个地方可能有点bug,找到的不一定是小于的,有可能是大于的,但对性能几乎无影响)
long findSmallerPrimeIndex(long number){
    long i=0;
    for(i=0; _primes[i]<=number; i++);

    return i;
}

// 计算小于max的所有素数
void calcPrimes(long max){
    long index = 0;
    for(long i=0; i

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