[質因數次方加總] 輸入 1 個正整數 n, 2 ≤ n ≤ 1 ,000,000,000,對 n 作質因 數分解,請計算其質因數分解後,各質因數次方數值之總和;舉例來說,若輸入 n=331436,其質因數分解為 331436 = 22・72・191・891則其次方數值總和為 (2+2+1+1)=6。 輸入/輸出說明:請在表單上建立 1 個 LABEL、2 個 TEXTBOX 及一個按鈕。LABEL 標 示「輸入 n」,對應的第 1 個 TEXTBOX 可以輸入一個整數 n,按下按鈕後,在第 2 個 TEXTBOX 中,輸出題目要求之總和數值。程式執行順序:輸入 n,按下按鈕,輸出。 家豪版 本題提供兩個版本,不記錄因數版(比賽題)及記錄因數版(進階版) 一、不記錄因數版 因不用記錄因數,所以直接從 2 開始找到 n-1 為了優化程式(本題可到 1,000,000,000),所以採用 3 to /n 的搜尋 1)先統計 2 的因數 2)若無 2 的因數,則搜尋 3 to n/2 step 2(以奇數搜尋)。 若有 2 的因數,則 n 非原來的 n,就必須 3 to n step 2 搜尋。 方法一、不記錄因數版 假設 n = 3366,則從 2 開始找,能整除則計數就加一,且 n 換成商, 除到不能除,就換下一個數字,直到 n = 1。 Dim i As Integer, sum As Integer, n2 As Integer, n As Integer = TextBox1.Text If ((TextBox1.Text > 1000000000) Or (TextBox1.Text < 2)) Then MsgBox("數字超出範圍 (2 <= n <= 1000000000),請重新輸入。") Exit Sub End If sum = 0 Do While (n Mod 2 = 0) "先將 2 的因數除掉 sum += 1 "統計 2 的因數個數 n = n \ 2 Loop i = 3 "爾後從 3 開始找起 Do While (n > 1) And (i <= (n >> 1)) "若無限制到 n 的一半,質數因數會得到 1 Do While (n Mod i = 0) "測試是否有 i 因數 sum += 1 n = n \ i "統計 i 的因數個數 Loop i += 2 Loop TextBox2.Text = sum 方法二、記錄因數版 考慮記錄因數的話,就比較麻煩,最起碼要準備一個陣列及控制陣列註標。 為了決定陣列空間需要多少,那麼考慮下列問題: 下面數據一定測一下執行時間是否優: 1)1,000,000,000 內的數字,具有最大因數的是 999999986 = 499,999,993 × 2 ,答案為 2 2)1,000,000,000 內的數字,最大質數是 999,999,937 ,答案為 0 Dim i As Integer, k As Integer, kk As Integer, nn As Integer, n As Integer = TextBox1.Text Dim factor(9) As Integer "9 相當於 10 個空間,湊湊有餘 If ((TextBox1.Text > 1000000000) Or (TextBox1.Text < 2)) Then MsgBox("數字超出範圍 (2<= n <=1000000000),請重新輸入。") Exit Sub End If k = 2 : kk = k : nn = n : i = 0 "因數從 2 開始,, 陣列註標從 0 開始 Do While (nn > 1) Do While (nn Mod k = 0) "測試是否有 k 因數 If (kk <> k) Then "不同因數須換陣列註標 i = i + 1 kk = k End If If (nn Mod k = 0) Then "有 因數 k factor(i) = factor(i) + 1 "統計 因數 k 的個數 nn = nn \ k End If Loop k += 1 "換下一個數字 If (k > ( n - 1 )) Then Exit Do End If Loop kk = 0 For k = 0 To i "統計數量 kk += factor(k) Next TextBox2.Text = kk 這個程式的缺點是,除了質數,還有非質數,每個數字都會找過,效率有點低。 但因找質數本身就須靠迴圈耗時,所以找出質數再去測試,不見得好,讀者可私下測試, 比較兩者執行時間。 另一種改善方法, 1)可以先用一個迴圈把 2 的因數找出來,剩下的再用奇數去找即可。 2)數字找到 n\2 即可,不用找到 n-1,也不是找到 Sqrt(n),請了解為何是 n\2 ? Dim i As Integer, k As Integer, kk As Integer, nn As Integer, n2 As Integer, n As Integer = TextBox1.Text Dim factor(23) As Integer "23 湊湊有餘 If ((TextBox1.Text > 1000000000) Or (TextBox1.Text < 2)) Then MsgBox("數字超出範圍 (2 <= n <= 1000000000),請重新輸入。") Exit Sub End If nn = n "設定找到 n\2 即可 Do While (nn Mod 2 = 0) "先將 2 的因數除掉 factor(0) += 1 "2 的因數個數放在 註標 0 nn = nn \ 2 Loop k = 3 : kk = k : i = 1 "因數從 3 開始,陣列註標從 1 開始, kk 是前一個因數 Do While (nn > 1) Do While (nn Mod k = 0) "測試是否有 k 因數 If (kk <> k) Then "與前一個因數不同, 就表示不同因數, 須換陣列註標 i += 1 kk = k End If If (nn Mod k = 0) Then "有 因數 k factor(i) += 1 "統計 因數 k 的個數 nn \= k "去除 1 個 因數 k End If Loop k += 2 "換下一個數字(仍是奇數) If (k > (n >> 1)) Then "找到 n 的一半以上就可以不用找了 Exit Do End If Loop kk = 0 For k = 0 To i "統計數量 kk += factor(k) Next TextBox2.Text = kk 昊朋版 這一本不太優,先找出範圍內所有的質數,再利用這些質數去搜尋 n 的因數。 此做法優點速度快,但需要記憶體記錄這些質數,比賽時還要製作工具找出所有質數, 數字範圍小還可以,大的話(像本題 1,000,000,000)就不是很優。 他的做法因為數字太大,所以分兩段,當因數小於 4999 時,用質數陣列搜尋, 因數超過時,就回到正常的搜尋,一個一個找。 這個程式有幾個要改良的,正常蒐尋可以參考上面做法,先過濾2的因數,在找奇數的質因數。 另外,依題意,若是質數,質因數的個數應為 0。 Dim res As Integer = 0 Dim lt As ArrayList = New ArrayList Dim xx() As Integer = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97, 101, 103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151, 157, 163, 167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211, 223, 227, 229, 233, 239, 241, 251, 257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 293, 307, 311, 313, 317, 331, 337, 347, 349, 353, 359, 367, 373, 379, 383, 389, 397, 401, 409, 419, 421, 431, 433, 439, 443, 449, 457, 461, 463, 467, 479, 487, 491, 499, 503, 509, 521, 523, 541, 547, 557, 563, 569, 571, 577, 587, 593, 599, 601, 607, 613, 617, 619, 631, 641, 643, 647, 653, 659, 661, 673, 677, 683, 691, 701, 709, 719, 727, 733, 739, 743, 751, 757, 761, 769, 773, 787, 797, 809, 811, 821, 823, 827, 829, 839, 853, 857, 859, 863, 877, 881, 883, 887, 907, 911, 919, 929, 937, 941, 947, 953, 967, 971, 977, 983, 991, 997, 1009, 1013, 1019, 1021, 1031, 1033, 1039, 1049, 1051, 1061, 1063, 1069, 1087, 1091, 1093, 1097, 1103, 1109, 1117, 1123, 1129, 1151, 1153, 1163, 1171, 1181, 1187, 1193, 1201, 1213, 1217, 1223, 1229, 1231, 1237, 1249, 1259, 1277, 1279, 1283, 1289, 1291, 1297, 1301, 1303, 1307, 1319, 1321, 1327, 1361, 1367, 1373, 1381, 1399, 1409, 1423, 1427, 1429, 1433, 1439, 1447, 1451, 1453, 1459, 1471, 1481, 1483, 1487, 1489, 1493, 1499, 1511, 1523, 1531, 1543, 1549, 1553, 1559, 1567, 1571, 1579, 1583, 1597, 1601, 1607, 1609, 1613, 1619, 1621, 1627, 1637, 1657, 1663, 1667, 1669, 1693, 1697, 1699, 1709, 1721, 1723, 1733, 1741, 1747, 1753, 1759, 1777, 1783, 1787, 1789, 1801, 1811, 1823, 1831, 1847, 1861, 1867, 1871, 1873, 1877, 1879, 1889, 1901, 1907, 1913, 1931, 1933, 1949, 1951, 1973, 1979, 1987, 1993, 1997, 1999, 2003, 2011, 2017, 2027, 2029, 2039, 2053, 2063, 2069, 2081, 2083, 2087, 2089, 2099, 2111, 2113, 2129, 2131, 2137, 2141, 2143, 2153, 2161, 2179, 2203, 2207, 2213, 2221, 2237, 2239, 2243, 2251, 2267, 2269, 2273, 2281, 2287, 2293, 2297, 2309, 2311, 2333, 2339, 2341, 2347, 2351, 2357, 2371, 2377, 2381, 2383, 2389, 2393, 2399, 2411, 2417, 2423, 2437, 2441, 2447, 2459, 2467, 2473, 2477, 2503, 2521, 2531, 2539, 2543, 2549, 2551, 2557, 2579, 2591, 2593, 2609, 2617, 2621, 2633, 2647, 2657, 2659, 2663, 2671, 2677, 2683, 2687, 2689, 2693, 2699, 2707, 2711, 2713, 2719, 2729, 2731, 2741, 2749, 2753, 2767, 2777, 2789, 2791, 2797, 2801, 2803, 2819, 2833, 2837, 2843, 2851, 2857, 2861, 2879, 2887, 2897, 2903, 2909, 2917, 2927, 2939, 2953, 2957, 2963, 2969, 2971, 2999, 3001, 3011, 3019, 3023, 3037, 3041, 3049, 3061, 3067, 3079, 3083, 3089, 3109, 3119, 3121, 3137, 3163, 3167, 3169, 3181, 3187, 3191, 3203, 3209, 3217, 3221, 3229, 3251, 3253, 3257, 3259, 3271, 3299, 3301, 3307, 3313, 3319, 3323, 3329, 3331, 3343, 3347, 3359, 3361, 3371, 3373, 3389, 3391, 3407, 3413, 3433, 3449, 3457, 3461, 3463, 3467, 3469, 3491, 3499, 3511, 3517, 3527, 3529, 3533, 3539, 3541, 3547, 3557, 3559, 3571, 3581, 3583, 3593, 3607, 3613, 3617, 3623, 3631, 3637, 3643, 3659, 3671, 3673, 3677, 3691, 3697, 3701, 3709, 3719, 3727, 3733, 3739, 3761, 3767, 3769, 3779, 3793, 3797, 3803, 3821, 3823, 3833, 3847, 3851, 3853, 3863, 3877, 3881, 3889, 3907, 3911, 3917, 3919, 3923, 3929, 3931, 3943, 3947, 3967, 3989, 4001, 4003, 4007, 4013, 4019, 4021, 4027, 4049, 4051, 4057, 4073, 4079, 4091, 4093, 4099, 4111, 4127, 4129, 4133, 4139, 4153, 4157, 4159, 4177, 4201, 4211, 4217, 4219, 4229, 4231, 4241, 4243, 4253, 4259, 4261, 4271, 4273, 4283, 4289, 4297, 4327, 4337, 4339, 4349, 4357, 4363, 4373, 4391, 4397, 4409, 4421, 4423, 4441, 4447, 4451, 4457, 4463, 4481, 4483, 4493, 4507, 4513, 4517, 4519, 4523, 4547, 4549, 4561, 4567, 4583, 4591, 4597, 4603, 4621, 4637, 4639, 4643, 4649, 4651, 4657, 4663, 4673, 4679, 4691, 4703, 4721, 4723, 4729, 4733, 4751, 4759, 4783, 4787, 4789, 4793, 4799, 4801, 4813, 4817, 4831, 4861, 4871, 4877, 4889, 4903, 4909, 4919, 4931, 4933, 4937, 4943, 4951, 4957, 4967, 4969, 4973, 4987, 4993, 4999} Dim st As Integer = Val(TextBox3.Text) For Each x In xx If st Mod x = 0 Then Do While st Mod x = 0 st /= x res += 1 Loop End If If st = 0 Then Exit For End If Next If st > 5000 Then For x = 5001 To st Dim temp As String = x For i = 4999 To x / 2 If x Mod i = 0 Then temp = "" Exit For End If Next If Not temp = "" Then lt.Add(temp) End If Next End If For Each x In lt "統計所有質因數個數 If st Mod x = 0 Then Do While st Mod x = 0 st /= x res += 1 Loop End If If st = 0 Then Exit For End If Next TextBox4.Text = res 黃翰版 這一版是正規方法,相當不錯,方法同上,只是與浩朋有個相同的 bug , 質數的因數有 1 個。 還有優化一下會更好。 Dim n As Integer = val(TextBox1.Text), i As Integer, count As Integer = 0 If n < 2 Or n > 1000000000 Then MsgBox("n的範圍為2~1000000000,您已超出範圍") Exit Sub End If For i = 2 To n If n Mod i = 0 Then While n Mod i = 0 n /= i count += 1 End While End If Next TextBox2.Text = count | |