<编程>比较两种素数表生成算法+计算程序运行时间+通过CMD重定向测试程序

最近学习加密算法，需要生成素数表，一开始使用简单的循环，从2开始判断。代码如下：

 #include<iostream>
 #include<cstdio>
 #include<cstdlib>
 #include<vector>
 #include<iterator>
 #include<algorithm>
 #include<ctime>
 #include<cstring>
 usingnamespace std;
 bool isPrimeNumber(int num);
 void judgePrimeNumber(int range,vector<int>&primeNumberList);
 int main(void)
 {
     int range;
     vector<int> primeNumberListJ;
     while(cin){
         cin >> range;
         judgePrimeNumber(range, primeNumberListJ);
         for(unsignedint i =; i < primeNumberListS.size(); i++)
             cout << primeNumberListJ.at(i)<< endl;
         primeNumberListJ.clear();
     }
     return 0;
 }
 bool isPrimeNumber(int num)
 {
     if(num <)
         return false;
     for(int i =; i * i <= num; i++){
         if(num % i ==)
             return false;
     }
     return true;
 }
 void judgePrimeNumber(int range,vector<int>&primeNumberList)
 {
     for(int i =; i <= range; i++)
         if(isPrimeNumber(i))
             primeNumberList.push_back(i);
 }

 

后来想起以前在学C语言的时候看过了叫筛选法的算法生成素数表。

筛选法又称筛法，具体做法是：先把N个自然数按次序排列起来。1不是质数，也不是合数，要划去。第二个数2是质数留下来，而把2后面所有能被2整除的数都划去。2后面第一个没划去的数是3，把3留下，再把3后面所有能被3整除的数都划去。3后面第一个没划去的数是5，把5留下，再把5后面所有能被5整除的数都划去。这样一直做下去，就会把不超过N的全部合数都筛掉，留下的就是不超过N的全部质数。

具体代码如下：

 #include<iostream>
 #include<cstdio>
 #include<cstdlib>
 #include<vector>
 #include<iterator>
 #include<algorithm>
 #include<ctime>
 #include<cstring>
 usingnamespace std;
 bool isPrimeNumber(int num);
 void selectPrimeNumber(int range,vector<int>&primeNumberList);
 int main(void)
 {
     int range;
     vector<int> primeNumberListS;
     while(cin){
         cin >> range;
         selectPrimeNumber(range, primeNumberListS);
         primeNumberListS.clear();
     }
     return 0;
 }
 bool isPrimeNumber(int num)
 {
     if(num <)
         return false;
     for(int i =; i * i <= num; i++){
         if(num % i ==)
             return false;
     }
     returntrue;
 }
 void selectPrimeNumber(int range,vector<int>&primeNumberList)
 {
     bool*numMap =newbool[range +];
     memset(numMap,true,sizeof(bool)*(range +));
     numMap[]=false;
     for(int i =; i <= range;){
         while(!numMap[i]&& i <= range)
             i++;
         for(int j = i + i; j <= range; j += i){
             if(!numMap[j])
                 continue;
             numMap[j]=false;
         }
         i++;
     }
     for(int i =; i <= range; i++)
         if(numMap[i])
             primeNumberList.push_back(i);
     delete[] numMap;
 }

 

之后好奇心来了，筛选法到底比原来的方法高效了多少呢？

记得time.h里有有个clock()函数，可以返回程序运行到当前的时间，可以用它的计算两种算法的耗时。

具体代码如下：

 #include<iostream>
 #include<cstdio>
 #include<cstdlib>
 #include<vector>
 #include<iterator>
 #include<algorithm>
 #include<ctime>
 #include<cstring>
 usingnamespace std;
 bool isPrimeNumber(int num);
 void selectPrimeNumber(int range,vector<int>&primeNumberList);
 void judgePrimeNumber(int range,vector<int>&primeNumberList);
 int main(void)
 {
     int range;
     vector<int> primeNumberListS;
     vector<int> primeNumberListJ;
     clock_t beginTime;
     clock_t endTime;
     while(cin){
         cin >> range;
         beginTime = clock();
         selectPrimeNumber(range, primeNumberListS);
         endTime = clock();
         cout <<"select Time: "
             <<double(endTime - beginTime)/ CLOCKS_PER_SEC
            << endl;
         beginTime = clock();
         judgePrimeNumber(range, primeNumberListJ);
         endTime = clock();
         cout <<"judge Time: "
             <<double(endTime - beginTime)/ CLOCKS_PER_SEC
            << endl;
         primeNumberListS.clear();
         primeNumberListJ.clear();
     }
     return0;
 }
 bool isPrimeNumber(int num)
 {
     if(num <)
         return false;
     for(int i =; i * i <= num; i++){
         if(num % i ==)
             return false;
     }
     return true;
 }
 void selectPrimeNumber(int range,vector<int>&primeNumberList)
 {
     bool*numMap =newbool[range +];
     memset(numMap,true,sizeof(bool)*(range +));
     numMap[]=false;
     for(int i =; i <= range;){
         while(!numMap[i]&& i <= range)
             i++;
         for(int j = i + i; j <= range; j += i){
             if(!numMap[j])
                 continue;
             numMap[j]=false;
         }
         i++;
     }
     for(int i =; i <= range; i++)
         if(numMap[i])
             primeNumberList.push_back(i);
     delete[] numMap;
 }
 void judgePrimeNumber(int range,vector<int>&primeNumberList)
 {
     for(int i =; i <= range; i++)
         if(isPrimeNumber(i))
             primeNumberList.push_back(i);
 }

先输入100测试一下，结果如下：

 应该是测试数据太小了，直接上10000吧：

会发现，但素数表越大，两者差距也越大。范围再大10倍的话，循环判断就卡了好就还没出时间。

 

最后额外的，在写程序的时候，经常要测试，当测试数据比较简短的时候可以手动输入。当测试数据比较多的时候，可以保存到txt文本文件中，放到测试程序的所在的目录下。

 

然后打开cmd命令，进入到测试程序所在的路径。

键入

1. coding.exe < in.txt

结果如下：

 

 自动输入测试数据。

注意尖括号的方向。

另外一个方向的尖括号可以用于保存程序输出结果：

1. coding.exe > out.txt

 在测试程序所在的目录下会自动生成out.txt。

 

最后的最后，一个高级的写法，从文件中读取输入，把结果输出到文件中：

1. type in.txt | coding.exe > out.txt

不上图，自行尝试。