Najszybszy generator Home Prime


23

Co to jest domowa liczba?

Na przykład weź HP (4). Najpierw znajdź czynniki pierwsze. Pierwotne czynniki 4 ( w kolejności numerycznej od najmniejszej do największej, zawsze ) to 2, 2. Weź te czynniki jako liczbę dosłowną. 2, 2 staje się 22. Ten proces faktoringu trwa aż do liczby pierwszej.

number    prime factors
4         2, 2
22        2, 11
211       211 is prime

Po osiągnięciu liczby pierwszej sekwencja kończy się. HP (4) = 211. Oto dłuższy przykład z 14:

number    prime factors
14        2, 7
27        3, 3, 3
333       3, 3, 37
3337      47, 71
4771      13, 367
13367     13367 is prime

Wyzwanie polega na utworzeniu programu, który obliczy HP (x) na podstawie x i zrobi to jak najszybciej . Możesz użyć dowolnych zasobów innych niż lista znanych liczb pierwszych w domu.

Uwaga: liczby te stają się bardzo duże bardzo szybko. Przy x = 8 HP (x) przeskakuje aż do 3331113965338635107. HP (49) jeszcze nie został znaleziony.

Szybkość programu zostanie przetestowana na Raspberry Pi 2, uśredniając następujące dane wejściowe:

16
20
64
65
80

Jeśli masz Raspberry Pi 2, sam sprawdź czas programu, a następnie uśrednij czasy.


3
Zdefiniuj tak szybko, jak to możliwe .
LegionMammal978

1
@ LegionMammal978 Z najlepszą wydajnością. To wyzwanie z najszybszym kodem.
Noah L


1
Skąd wiemy, który kod jest szybszy? Niektóre osoby mogą testować na pięcioletnim laptopie ( kaszel jak ja kaszel ), podczas gdy inne mogą korzystać z wysokiej klasy komputera / serwera. Również wydajność różni się w zależności od tłumaczy tego samego języka.
JungHwan Min

1
Czy dozwolone jest stosowanie probabilistycznego testu pierwszeństwa, takiego jak Miller-Rabin?
mil

Odpowiedzi:


6

Mathematica, HP (80) w ~ 0,88s

NestWhile[
  FromDigits[
    Flatten[IntegerDigits /@ 
      ConstantArray @@@ FactorInteger[#]]] &, #, CompositeQ] &

Funkcja anonimowa. Pobiera liczbę jako dane wejściowe i zwraca liczbę jako dane wyjściowe.


Na 1końcu nie powinno tam być ...
JungHwan Min

Nie mam Mathematiki na moim komputerze, co oznacza, że ​​będę musiał przetestować to (i resztę programów) na moim Raspberry Pi 2.
Noah L

Ponieważ nie gramy w golfa: jest CompositeQza !PrimeQ(co zapewnia również, że twoja odpowiedź nie zapętla się wiecznie na wejściu 1).
Martin Ender

Jak to możliwe, że Mathematica działa HP(80)w tak krótkim czasie, nie mając gdzieś liczb pierwszych? Mój laptop i7 zajmuje wiele godzin, aby przeprowadzić kontrolę pierwotności, a także znaleźć czynniki pierwsze, HP(80)kiedy się pojawi 47109211289720051.
Mario

@NoahL Mathematica można przetestować online. meta.codegolf.stackexchange.com/a/1445/34718
mbomb007

5

PyPy 5.4.1 64bit (linux), HP (80) ~ 1.54s

Wersja 32-bitowa będzie nieco wolniejsza.

Używam czterech różnych metod faktoryzacji z ustalonymi empirycznie punktami przerwania:

  • n <2 30 → rozkład na czynniki według podziału próby
  • n <2 70Pollard's Rho (wariant Brenta)
  • jeszczeLenstra ECF (używając krzywych Montgomery'ego, parametrów Suyamy), przetestuj ~ 100 krzywych
  • jeśli ECF nie powiodło sięwielokrotne wielomianowe sito kwadratowe (przy użyciu wielomianów Montgomery'ego)

Przez jakiś czas próbowałem znaleźć czystą przerwę między ECF a MPQS, ale wydaje się, że nie ma takiej. Jednak jeśli n zawiera mały czynnik, ECF zwykle znajdzie go prawie natychmiast, więc zdecydowałem się przetestować tylko kilka krzywych, zanim przejdę do MPQS.

Obecnie jest tylko ~ 2x wolniejszy niż Mathmatica, co z pewnością uważam za sukces.


home-prime.py

import math
import my_math
import mpqs

max_trial = 1e10
max_pollard = 1e22

def factor(n):
  if n < max_trial:
    return factor_trial(n)
  for p in my_math.small_primes:
    if n%p == 0:
      return [p] + factor(n/p)
  if my_math.is_prime(n):
    return [n]
  if n < max_pollard:
    p = pollard_rho(n)
  else:
    p = lenstra_ecf(n) or mpqs.mpqs(n)
  return factor(p) + factor(n/p)


def factor_trial(n):
  a = []
  for p in my_math.small_primes:
    while n%p == 0:
      a += [p]
      n /= p
  i = 211
  while i*i < n:
    for o in my_math.offsets:
      i += o
      while n%i == 0:
        a += [i]
        n /= i
  if n > 1:
    a += [n]
  return a


def pollard_rho(n):
  # Brent's variant
  y, r, q = 0, 1, 1
  c, m = 9, 40
  g = 1
  while g == 1:
    x = y
    for i in range(r):
      y = (y*y + c) % n
    k = 0
    while k < r and g == 1:
      ys = y
      for j in range(min(m, r-k)):
        y = (y*y + c) % n
        q = q*abs(x-y) % n
      g = my_math.gcd(q, n)
      k += m
    r *= 2
  if g == n:
    ys = (ys*ys + c) % n
    g = gcd(n, abs(x-ys))
    while g == 1:
      ys = (ys*ys + c) % n
      g = gcd(n, abs(x-ys))
  return g

def ec_add((x1, z1), (x2, z2), (x0, z0), n):
  t1, t2 = (x1-z1)*(x2+z2), (x1+z1)*(x2-z2)
  x, z = t1+t2, t1-t2
  return (z0*x*x % n, x0*z*z % n)

def ec_double((x, z), (a, b), n):
  t1 = x+z; t1 *= t1
  t2 = x-z; t2 *= t2
  t3 = t1 - t2
  t4 = 4*b*t2
  return (t1*t4 % n, t3*(t4 + a*t3) % n)

def ec_multiply(k, p, C, n):
  # Montgomery ladder algorithm
  p0 = p
  q, p = p, ec_double(p, C, n)
  b = k >> 1
  while b > (b & -b):
    b ^= b & -b
  while b:
    if k&b:
      q, p = ec_add(p, q, p0, n), ec_double(p, C, n)
    else:
      q, p = ec_double(q, C, n), ec_add(p, q, p0, n),
    b >>= 1
  return q

def lenstra_ecf(n, m = 5):
  # Montgomery curves w/ Suyama parameterization.
  # Based on pseudocode found in:
  # "Implementing the Elliptic Curve Method of Factoring in Reconfigurable Hardware"
  # Gaj, Kris et. al
  # http://www.hyperelliptic.org/tanja/SHARCS/talks06/Gaj.pdf
  # Phase 2 is not implemented.
  B1, B2 = 8, 13
  for i in range(m):
    pg = my_math.primes()
    p = pg.next()
    k = 1
    while p < B1:
      k *= p**int(math.log(B1, p))
      p = pg.next()
    for s in range(B1, B2):
      u, v = s*s-5, 4*s
      x = u*u*u
      z = v*v*v
      t = pow(v-u, 3, n)
      P = (x, z)
      C = (t*(3*u+v) % n, 4*x*v % n)
      Q = ec_multiply(k, P, C, n)
      g = my_math.gcd(Q[1], n)
      if 1 < g < n: return g
    B1, B2 = B2, B1 + B2


if __name__ == '__main__':
  import time
  import sys
  for n in sys.argv[1:]:
    t0 = time.time()
    i = int(n)
    f = []
    while len(f) != 1:
      f = sorted(factor(i))
      #print i, f
      i = int(''.join(map(str, f)))
    t1 = time.time()-t0
    print n, i
    print '%.3fs'%(t1)
    print

Przykładowe czasy

    $ pypy home-prime.py 8 16 20 64 65 80
8 3331113965338635107
0.005s

16 31636373
0.001s

20 3318308475676071413
0.004s

64 1272505013723
0.000s

65 1381321118321175157763339900357651
0.397s

80 313169138727147145210044974146858220729781791489
1.537s

Średnia z 5 wynosi około 0,39 s.


Zależności

mpqs.pypochodzi bezpośrednio z mojej odpowiedzi na najszybsze rozkładanie na czynniki pierwsze z kilkoma bardzo drobnymi modyfikacjami.

mpqs.py

import math
import my_math
import time

# Multiple Polynomial Quadratic Sieve
def mpqs(n, verbose=False):
  if verbose:
    time1 = time.time()

  root_n = my_math.isqrt(n)
  root_2n = my_math.isqrt(n+n)

  # formula chosen by experimentation
  # seems to be close to optimal for n < 10^50
  bound = int(5 * math.log(n, 10)**2)

  prime = []
  mod_root = []
  log_p = []
  num_prime = 0

  # find a number of small primes for which n is a quadratic residue
  p = 2
  while p < bound or num_prime < 3:

    # legendre (n|p) is only defined for odd p
    if p > 2:
      leg = my_math.legendre(n, p)
    else:
      leg = n & 1

    if leg == 1:
      prime += [p]
      mod_root += [int(my_math.mod_sqrt(n, p))]
      log_p += [math.log(p, 10)]
      num_prime += 1
    elif leg == 0:
      if verbose:
        print 'trial division found factors:'
        print p, 'x', n/p
      return p

    p = my_math.next_prime(p)

  # size of the sieve
  x_max = bound*8

  # maximum value on the sieved range
  m_val = (x_max * root_2n) >> 1

  # fudging the threshold down a bit makes it easier to find powers of primes as factors
  # as well as partial-partial relationships, but it also makes the smoothness check slower.
  # there's a happy medium somewhere, depending on how efficient the smoothness check is
  thresh = math.log(m_val, 10) * 0.735

  # skip small primes. they contribute very little to the log sum
  # and add a lot of unnecessary entries to the table
  # instead, fudge the threshold down a bit, assuming ~1/4 of them pass
  min_prime = int(thresh*3)
  fudge = sum(log_p[i] for i,p in enumerate(prime) if p < min_prime)/4
  thresh -= fudge

  sieve_primes = [p for p in prime if p >= min_prime]
  sp_idx = prime.index(sieve_primes[0])

  if verbose:
    print 'smoothness bound:', bound
    print 'sieve size:', x_max
    print 'log threshold:', thresh
    print 'skipping primes less than:', min_prime

  smooth = []
  used_prime = set()
  partial = {}
  num_smooth = 0
  prev_num_smooth = 0
  num_used_prime = 0
  num_partial = 0
  num_poly = 0
  root_A = my_math.isqrt(root_2n / x_max)

  if verbose:
    print 'sieving for smooths...'
  while True:
    # find an integer value A such that:
    # A is =~ sqrt(2*n) / x_max
    # A is a perfect square
    # sqrt(A) is prime, and n is a quadratic residue mod sqrt(A)
    while True:
      root_A = my_math.next_prime(root_A)
      leg = my_math.legendre(n, root_A)
      if leg == 1:
        break
      elif leg == 0:
        if verbose:
          print 'dumb luck found factors:'
          print root_A, 'x', n/root_A
        return root_A

    A = root_A * root_A

    # solve for an adequate B
    # B*B is a quadratic residue mod n, such that B*B-A*C = n
    # this is unsolvable if n is not a quadratic residue mod sqrt(A)
    b = my_math.mod_sqrt(n, root_A)
    B = (b + (n - b*b) * my_math.mod_inv(b + b, root_A))%A

    # B*B-A*C = n <=> C = (B*B-n)/A
    C = (B*B - n) / A

    num_poly += 1

    # sieve for prime factors
    sums = [0.0]*(2*x_max)
    i = sp_idx
    for p in sieve_primes:
      logp = log_p[i]

      inv_A = my_math.mod_inv(A, p)
      # modular root of the quadratic
      a = int(((mod_root[i] - B) * inv_A)%p)
      b = int(((p - mod_root[i] - B) * inv_A)%p)

      amx = a+x_max
      bmx = b+x_max

      ax = amx-p
      bx = bmx-p

      k = p
      while k < x_max:
        sums[k+ax] += logp
        sums[k+bx] += logp
        sums[amx-k] += logp
        sums[bmx-k] += logp
        k += p

      if k+ax < x_max:  
        sums[k+ax] += logp
      if k+bx < x_max:
        sums[k+bx] += logp
      if amx-k > 0:
        sums[amx-k] += logp
      if bmx-k > 0:
        sums[bmx-k] += logp
      i += 1

    # check for smooths
    x = -x_max
    for v in sums:
      if v > thresh:
        vec = set()
        sqr = []
        # because B*B-n = A*C
        # (A*x+B)^2 - n = A*A*x*x+2*A*B*x + B*B - n
        #               = A*(A*x*x+2*B*x+C)
        # gives the congruency
        # (A*x+B)^2 = A*(A*x*x+2*B*x+C) (mod n)
        # because A is chosen to be square, it doesn't need to be sieved
        sieve_val = (A*x + B+B)*x + C

        if sieve_val < 0:
          vec = {-1}
          sieve_val = -sieve_val

        for p in prime:
          while sieve_val%p == 0:
            if p in vec:
              # keep track of perfect square factors
              # to avoid taking the sqrt of a gigantic number at the end
              sqr += [p]
            vec ^= {p}
            sieve_val = int(sieve_val / p)

        if sieve_val == 1:
          # smooth
          smooth += [(vec, (sqr, (A*x+B), root_A))]
          used_prime |= vec
        elif sieve_val in partial:
          # combine two partials to make a (xor) smooth
          # that is, every prime factor with an odd power is in our factor base
          pair_vec, pair_vals = partial[sieve_val]
          sqr += list(vec & pair_vec) + [sieve_val]
          vec ^= pair_vec
          smooth += [(vec, (sqr + pair_vals[0], (A*x+B)*pair_vals[1], root_A*pair_vals[2]))]
          used_prime |= vec
          num_partial += 1
        else:
          # save partial for later pairing
          partial[sieve_val] = (vec, (sqr, A*x+B, root_A))
      x += 1

    prev_num_smooth = num_smooth
    num_smooth = len(smooth)
    num_used_prime = len(used_prime)

    if verbose:
      print 100 * num_smooth / num_prime, 'percent complete\r',

    if num_smooth > num_used_prime and num_smooth > prev_num_smooth:
      if verbose:
        print '%d polynomials sieved (%d values)'%(num_poly, num_poly*x_max*2)
        print 'found %d smooths (%d from partials) in %f seconds'%(num_smooth, num_partial, time.time()-time1)
        print 'solving for non-trivial congruencies...'

      used_prime_list = sorted(list(used_prime))

      # set up bit fields for gaussian elimination
      masks = []
      mask = 1
      bit_fields = [0]*num_used_prime
      for vec, vals in smooth:
        masks += [mask]
        i = 0
        for p in used_prime_list:
          if p in vec: bit_fields[i] |= mask
          i += 1
        mask <<= 1

      # row echelon form
      col_offset = 0
      null_cols = []
      for col in xrange(num_smooth):
        pivot = col-col_offset == num_used_prime or bit_fields[col-col_offset] & masks[col] == 0
        for row in xrange(col+1-col_offset, num_used_prime):
          if bit_fields[row] & masks[col]:
            if pivot:
              bit_fields[col-col_offset], bit_fields[row] = bit_fields[row], bit_fields[col-col_offset]
              pivot = False
            else:
              bit_fields[row] ^= bit_fields[col-col_offset]
        if pivot:
          null_cols += [col]
          col_offset += 1

      # reduced row echelon form
      for row in xrange(num_used_prime):
        # lowest set bit
        mask = bit_fields[row] & -bit_fields[row]
        for up_row in xrange(row):
          if bit_fields[up_row] & mask:
            bit_fields[up_row] ^= bit_fields[row]

      # check for non-trivial congruencies
      for col in null_cols:
        all_vec, (lh, rh, rA) = smooth[col]
        lhs = lh   # sieved values (left hand side)
        rhs = [rh] # sieved values - n (right hand side)
        rAs = [rA] # root_As (cofactor of lhs)
        i = 0
        for field in bit_fields:
          if field & masks[col]:
            vec, (lh, rh, rA) = smooth[i]
            lhs += list(all_vec & vec) + lh
            all_vec ^= vec
            rhs += [rh]
            rAs += [rA]
          i += 1

        factor = my_math.gcd(my_math.list_prod(rAs)*my_math.list_prod(lhs) - my_math.list_prod(rhs), n)
        if 1 < factor < n:
          break
      else:
        if verbose:
          print 'none found.'
        continue
      break

  if verbose:
    print 'factors found:'
    print factor, 'x', n/factor
    print 'time elapsed: %f seconds'%(time.time()-time1)
  return factor

if __name__ == "__main__":
  import argparse
  parser = argparse.ArgumentParser(description='Uses a MPQS to factor a composite number')
  parser.add_argument('composite', metavar='number_to_factor', type=long, help='the composite number to factor')
  parser.add_argument('--verbose', dest='verbose', action='store_true', help="enable verbose output")
  args = parser.parse_args()

  if args.verbose:
    mpqs(args.composite, args.verbose)
  else:
    time1 = time.time()
    print mpqs(args.composite)
    print 'time elapsed: %f seconds'%(time.time()-time1)

my_math.pypochodzi z tego samego posta, co mpqs.py, ale dodałem także do generatora liczb niepowiązanych, którego użyłem w odpowiedzi na pytanie Znajdź największą lukę między dobrymi liczbami pierwszymi .

moja_math.py

# primes less than 212
small_primes = [
    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]

# pre-calced sieve of eratosthenes for n = 2, 3, 5, 7
indices = [
    1, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47,
   53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97,101,103,
  107,109,113,121,127,131,137,139,143,149,151,157,
  163,167,169,173,179,181,187,191,193,197,199,209]

# distances between sieve values
offsets = [
  10, 2, 4, 2, 4, 6, 2, 6, 4, 2, 4, 6,
   6, 2, 6, 4, 2, 6, 4, 6, 8, 4, 2, 4,
   2, 4, 8, 6, 4, 6, 2, 4, 6, 2, 6, 6,
   4, 2, 4, 6, 2, 6, 4, 2, 4, 2,10, 2]

# tabulated, mod 105
dindices =[
  0,10, 2, 0, 4, 0, 0, 0, 8, 0, 0, 2, 0, 4, 0,
  0, 6, 2, 0, 4, 0, 0, 4, 6, 0, 0, 6, 0, 0, 2,
  0, 6, 2, 0, 4, 0, 0, 4, 6, 0, 0, 2, 0, 4, 2,
  0, 6, 6, 0, 0, 0, 0, 6, 6, 0, 0, 0, 0, 4, 2,
  0, 6, 2, 0, 4, 0, 0, 4, 6, 0, 0, 2, 0, 6, 2,
  0, 6, 0, 0, 4, 0, 0, 4, 6, 0, 0, 2, 0, 4, 8,
  0, 0, 2, 0,10, 0, 0, 4, 0, 0, 0, 2, 0, 4, 2]

max_int = 2147483647


# returns the index of x in a sorted list a
# or the index of the next larger item if x is not present
# i.e. the proper insertion point for x in a
def binary_search(a, x):
  s = 0
  e = len(a)
  m = e >> 1
  while m != e:
    if a[m] < x:
      s = m
      m = (s + e + 1) >> 1
    else:
      e = m
      m = (s + e) >> 1
  return m


# divide and conquer list product
def list_prod(a):
  size = len(a)
  if size == 1:
    return a[0]
  return list_prod(a[:size>>1]) * list_prod(a[size>>1:])


# greatest common divisor of a and b
def gcd(a, b):
  while b:
    a, b = b, a%b
  return a


# extended gcd
def ext_gcd(a, m):
  a = int(a%m)
  x, u = 0, 1
  while a:
    x, u = u, x - (m/a)*u
    m, a = a, m%a
  return (m, x, u)


# legendre symbol (a|m)
# note: returns m-1 if a is a non-residue, instead of -1
def legendre(a, m):
  return pow(a, (m-1) >> 1, m)


# modular inverse of a mod m
def mod_inv(a, m):
  return ext_gcd(a, m)[1]


# modular sqrt(n) mod p
# p must be prime
def mod_sqrt(n, p):
  a = n%p
  if p%4 == 3:
    return pow(a, (p+1) >> 2, p)
  elif p%8 == 5:
    v = pow(a << 1, (p-5) >> 3, p)
    i = ((a*v*v << 1) % p) - 1
    return (a*v*i)%p
  elif p%8 == 1:
    # Shank's method
    q = p-1
    e = 0
    while q&1 == 0:
      e += 1
      q >>= 1

    n = 2
    while legendre(n, p) != p-1:
      n += 1

    w = pow(a, q, p)
    x = pow(a, (q+1) >> 1, p)
    y = pow(n, q, p)
    r = e
    while True:
      if w == 1:
        return x

      v = w
      k = 0
      while v != 1 and k+1 < r:
        v = (v*v)%p
        k += 1

      if k == 0:
        return x

      d = pow(y, 1 << (r-k-1), p)
      x = (x*d)%p
      y = (d*d)%p
      w = (w*y)%p
      r = k
  else: # p == 2
    return a


#integer sqrt of n
def isqrt(n):
  c = n*4/3
  d = c.bit_length()

  a = d>>1
  if d&1:
    x = 1 << a
    y = (x + (n >> a)) >> 1
  else:
    x = (3 << a) >> 2
    y = (x + (c >> a)) >> 1

  if x != y:
    x = y
    y = (x + n/x) >> 1
    while y < x:
      x = y
      y = (x + n/x) >> 1
  return x


# integer cbrt of n
def icbrt(n):
  d = n.bit_length()

  if d%3 == 2:
    x = 3 << d/3-1
  else:
    x = 1 << d/3

  y = (2*x + n/(x*x))/3
  if x != y:
    x = y
    y = (2*x + n/(x*x))/3
    while y < x:
      x = y
      y = (2*x + n/(x*x))/3
  return x


# strong probable prime
def is_sprp(n, b=2):
  if n < 2: return False
  d = n-1
  s = 0
  while d&1 == 0:
    s += 1
    d >>= 1

  x = pow(b, d, n)
  if x == 1 or x == n-1:
    return True

  for r in xrange(1, s):
    x = (x * x)%n
    if x == 1:
      return False
    elif x == n-1:
      return True

  return False


# lucas probable prime
# assumes D = 1 (mod 4), (D|n) = -1
def is_lucas_prp(n, D):
  P = 1
  Q = (1-D) >> 2

  # n+1 = 2**r*s where s is odd
  s = n+1
  r = 0
  while s&1 == 0:
    r += 1
    s >>= 1

  # calculate the bit reversal of (odd) s
  # e.g. 19 (10011) <=> 25 (11001)
  t = 0
  while s:
    if s&1:
      t += 1
      s -= 1
    else:
      t <<= 1
      s >>= 1

  # use the same bit reversal process to calculate the sth Lucas number
  # keep track of q = Q**n as we go
  U = 0
  V = 2
  q = 1
  # mod_inv(2, n)
  inv_2 = (n+1) >> 1
  while t:
    if t&1:
      # U, V of n+1
      U, V = ((U + V) * inv_2)%n, ((D*U + V) * inv_2)%n
      q = (q * Q)%n
      t -= 1
    else:
      # U, V of n*2
      U, V = (U * V)%n, (V * V - 2 * q)%n
      q = (q * q)%n
      t >>= 1

  # double s until we have the 2**r*sth Lucas number
  while r:
    U, V = (U * V)%n, (V * V - 2 * q)%n
    q = (q * q)%n
    r -= 1

  # primality check
  # if n is prime, n divides the n+1st Lucas number, given the assumptions
  return U == 0


## Baillie-PSW ##
# this is technically a probabalistic test, but there are no known pseudoprimes
def is_bpsw(n):
  if not is_sprp(n, 2): return False

  # idea shamelessly stolen from Mathmatica's PrimeQ
  # if n is a 2-sprp and a 3-sprp, n is necessarily square-free
  if not is_sprp(n, 3): return False

  a = 5
  s = 2
  # if n is a perfect square, this will never terminate
  while legendre(a, n) != n-1:
    s = -s
    a = s-a
  return is_lucas_prp(n, a)


# an 'almost certain' primality check
def is_prime(n):
  if n < 212:
    m = binary_search(small_primes, n)
    return n == small_primes[m]

  for p in small_primes:
    if n%p == 0:
      return False

  # if n is a 32-bit integer, perform full trial division
  if n <= max_int:
    p = 211
    while p*p < n:
      for o in offsets:
        p += o
        if n%p == 0:
          return False
    return True

  return is_bpsw(n)


# next prime strictly larger than n
def next_prime(n):
  if n < 2:
    return 2

  # first odd larger than n
  n = (n + 1) | 1
  if n < 212:
    m = binary_search(small_primes, n)
    return small_primes[m]

  # find our position in the sieve rotation via binary search
  x = int(n%210)
  m = binary_search(indices, x)
  i = int(n + (indices[m] - x))

  # adjust offsets
  offs = offsets[m:] + offsets[:m]
  while True:
    for o in offs:
      if is_prime(i):
        return i
      i += o


# an infinite prime number generator
def primes(start = 0):
  for n in small_primes[start:]: yield n
  pg = primes(6)
  p = pg.next()
  q = p*p
  sieve = {221: 13, 253: 11}
  n = 211
  while True:
    for o in offsets:
      n += o
      stp = sieve.pop(n, 0)
      if stp:
        nxt = n/stp
        nxt += dindices[nxt%105]
        while nxt*stp in sieve:
          nxt += dindices[nxt%105]
        sieve[nxt*stp] = stp
      elif n < q:
        yield n
      else:
        sieve[q + dindices[p%105]*p] = p
        p = pg.next()
        q = p*p


# true if n is a prime power > 0
def is_prime_power(n):
  if n > 1:
    for p in small_primes:
      if n%p == 0:
        n /= p
        while n%p == 0: n /= p
        return n == 1

    r = isqrt(n)
    if r*r == n:
      return is_prime_power(r)

    s = icbrt(n)
    if s*s*s == n:
      return is_prime_power(s)

    p = 211
    while p*p < r:
      for o in offsets:
        p += o
        if n%p == 0:
          n /= p
          while n%p == 0: n /= p
          return n == 1

    if n <= max_int:
      while p*p < n:
        for o in offsets:
          p += o
          if n%p == 0:
            return False
      return True

    return is_bpsw(n)
  return False

2

Python 2 + primefac 1.1

Nie mam Raspberry Pi do przetestowania.

from primefac import primefac

def HP(n):
    factors = list(primefac(n))

    #print n, factors

    if len(factors) == 1 and n in factors:
        return n

    n = ""
    for f in sorted(factors):
        n += str(f)
    return HP(int(n))

Wypróbuj online

primefacZwraca listę wszystkich głównych czynników n. W swojej definicji woła isprime(n), która wykorzystuje kombinację podziału próby, metody Eulera i testu pierwszeństwa Millera-Rabina. Polecam pobranie pakietu i przejrzenie źródła.

Próbowałem użyć n = n * 10 ** int(floor(log10(f))+1) + fzamiast konkatenacji ciągów, ale jest to znacznie wolniejsze.


pip install primefacdziałało dla mnie, chociaż 65 i 80 nie wydają się działać forkw systemie Windows, z powodu ing w tle.
primo

Patrzenie na źródło primefacbyło dość zabawne, ponieważ jest wiele komentarzy z TODOorfind out why this is throwing errors
mbomb007

Ja też tak zrobiłem. Autor faktycznie używa moich plików mpq! ...lekko zmieniony. Linia 551 # This occasionally throws IndexErrors.Tak, ponieważ usunął zaznaczenie, że zastosowano więcej wygładzeń niż czynników pierwszych.
primo

Powinieneś mu pomóc. :)
mbomb007

Prawdopodobnie skontaktuję się z nim, kiedy skończę to wyzwanie, zamierzam trochę popracować nad optymalizacją mpqs (muszę pokonać matematykę, mam rację?).
primo

2

DO#

using System;
using System.Linq;

public class Program
{
    public static void Main(string[] args) {

        Console.Write("Enter Number: ");

        Int64 n = Convert.ToInt64(Console.ReadLine());

        Console.WriteLine("Start Time: " + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.ffffff"));
        Console.WriteLine("Number, Factors");

        HomePrime(n);

        Console.WriteLine("End Time: " + DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss.ffffff"));
        Console.ReadLine();
    }

    public static void HomePrime(Int64 num) {
        string s = FindFactors(num);
        if (CheckPrime(num,s) == true) {
            Console.WriteLine("{0} is prime", num);
        } else {
            Console.WriteLine("{0}, {1}", num, s);
            HomePrime(Convert.ToInt64(RemSp(s)));
        }
    }

    public static string FindFactors(Int64 num) {
        Int64 n, r, t = num;
        string f = "";
        for (n = num; n >= 2; n--) {
            r = CalcP(n, t);
            if (r != 0) {
                f = f + " " + r.ToString();
                t = n / r;
                n = n / r + 1;
            }
        }
        return f;
    }

    public static Int64 CalcP(Int64 num, Int64 tot) {
        for (Int64 i = 2; i <= tot; i++) {
            if (num % i == 0) {
                return i;
            } 
        }
        return 0;
    }

    public static string RemSp(string str) {
        return new string(str.ToCharArray().Where(c => !Char.IsWhiteSpace(c)).ToArray());
    }

    public static bool CheckPrime(Int64 num, string s) {
        if (s == "") {
            return false;
        } else if (num == Convert.ToInt64(RemSp(s))) {
            return true;
        }
        return false;
    }

}

Jest to bardziej zoptymalizowana wersja poprzedniego kodu, z usuniętymi niepotrzebnymi nadmiarowymi częściami.

Wyjście (na moim laptopie i7):

Enter Number: 16
Start Time: 18:09:51.636445
Number, Factors
16,  2 2 2 2
2222,  2 11 101
211101,  3 11 6397
3116397,  3 163 6373
31636373 is prime
End Time: 18:09:51.637954

Przetestuj online


Tworzenie tablicy z wcześniej ustalonymi liczbami pierwszymi / wartościami jest, jak sądzę, niedozwolone, ponieważ jest to standardowa luka.
P. Ktinos,

@ P.Ktinos Też tak myślę ... w każdym razie byłoby to zbyt duże, by je uwzględnić.
Mario

1

Perl + ntheory, HP (80) w 0,35 s na PC

Bez Raspberry Pi pod ręką.

use ntheory ":all";
use feature "say";
sub hp {
  my $n = shift;
  while (!is_prime($n)) {
    $n = join "",factor($n);
  }
  $n;
}
say hp($_) for (16,20,64,65,80);

Testem pierwszeństwa jest ES BPSW, plus pojedynczy losowy MR dla większych liczb. Przy tym rozmiarze moglibyśmy użyć is_provable_prime(n-1 i / lub ECPP) bez zauważalnej różnicy prędkości, ale zmieniłoby się to dla wartości> 300 cyfr bez rzeczywistych korzyści. Faktoring obejmuje próbę, moc, Rho-Brent, P-1, SQUFOF, ECM, QS w zależności od wielkości.

W przypadku tych danych wejściowych działa on z tą samą prędkością, co kod Charlesa Pari / GP na stronie OEIS. ntheory ma szybsze faktoring dla małych liczb, a moje P-1 i ECM są całkiem dobre, ale QS nie jest świetna, więc spodziewałbym się, że Pari będzie w pewnym momencie szybszy.


1
Odkryłem, że każdy czynnik znaleziony przez P-1 został znaleziony - wcześniej - przez ECM, więc go porzuciłem (to samo dotyczy Williamsa P + 1). Może spróbuję dodać SQUFOF. Genialna biblioteka, btw.
primo

1
Również use feature "say";.
primo
Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.