Generatore principale domestico più veloce


23

Che cos'è un home prime?

Per un esempio, prendi HP (4). Innanzitutto, trova i fattori primi. I fattori primi di 4 ( in ordine numerico dal minimo al maggiore, sempre ) sono 2, 2. Prendi questi fattori come un numero letterale. 2, 2 diventa 22. Questo processo di factoring continua fino a quando non si raggiunge un numero primo.

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

Una volta raggiunto un numero primo, la sequenza termina. HP (4) = 211. Ecco un esempio più lungo, con 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

La tua sfida è quella di creare un programma che calcolerà HP (x) dato x e lo farà il più rapidamente possibile . Puoi usare qualunque risorsa tu voglia, oltre a un elenco di numeri primi conosciuti.

Prendi nota, questi numeri diventano molto grandi molto velocemente. A x = 8, HP (x) passa a 3331113965338635107. HP (49) non è ancora stato trovato.

La velocità del programma verrà testata su un Raspberry Pi 2, calcolando la media dei seguenti input:

16
20
64
65
80

Se hai un Raspberry Pi 2, cronometra il programma da solo, quindi fai una media dei tempi.


3
Definisci il più rapidamente possibile .
LegionMammal978,

1
@ LegionMammal978 Con le migliori prestazioni di runtime. È una sfida con il codice più veloce.
Noah L


1
Come facciamo a sapere quale codice è più veloce? Alcune persone potrebbero eseguire dei test su un laptop di cinque anni ( tosse come me tosse ), mentre altri potrebbero utilizzare un desktop / server di fascia alta. Inoltre, le prestazioni variano tra gli interpreti della stessa lingua.
JungHwan Min

1
È consentito l'uso di un test di primalità probabilistico come Miller-Rabin?
miglia

Risposte:


6

Mathematica, HP (80) in ~ 0.88s

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

Funzione anonima. Prende un numero come input e restituisce un numero come output.


Alla 1fine non dovrebbe essere lì ...
JungHwan Min

Non ho Mathematica sul mio computer, il che significa che dovrò provare questo (e il resto dei programmi) sul mio Raspberry Pi 2.
Noah L

Dal momento che non stiamo golf: c'è CompositeQper la !PrimeQ(che assicura anche che la vostra risposta non è così per sempre anello in ingresso 1).
Martin Ender,

Come è possibile che Mathematica si esibisca HP(80)in così poco tempo senza che i numeri primi siano codificati da qualche parte? Il mio laptop i7 sta impiegando ore per eseguire un controllo di primalità, oltre a trovare i fattori primi, per HP(80)quando arriva 47109211289720051.
Mario,

@NoahL Mathematica può essere testato online. meta.codegolf.stackexchange.com/a/1445/34718
mbomb007

5

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

La versione a 32 bit sarà leggermente più lenta.

Uso quattro diversi metodi di fattorizzazione, con punti di interruzione determinati empiricamente:

Ho provato per un po 'a trovare una pausa netta tra ECF e MPQS, ma non sembra esserci. Tuttavia, se n contiene un piccolo fattore, ECF lo troverà quasi immediatamente, quindi ho optato per testare solo alcune curve, prima di passare a MPQS.

Attualmente, è solo circa 2 volte più lento di Mathmatica, che certamente considero un successo.


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

Tempi di campionamento

    $ 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

La media dei 5 è di circa 0,39 secondi.


dipendenze

mpqs.pyè preso direttamente dalla mia risposta alla fattorizzazione semiprime più veloce con alcune modifiche molto minori.

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.pyè preso dallo stesso post di mpqs.py, tuttavia ho anche aggiunto il generatore di numeri primi senza limiti che ho usato nella mia risposta a Trova il più grande divario tra buoni primi .

my_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

Non ho un Raspberry Pi su cui provarlo.

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))

Provalo online

Il primefac funzione restituisce un elenco di tutti i fattori primi di n. Nella sua definizione, chiama isprime(n), che utilizza una combinazione di divisione di prova, metodo di Eulero e test di primalità di Miller-Rabin. Consiglio di scaricare il pacchetto e visualizzare la fonte.

Ho provato a utilizzare n = n * 10 ** int(floor(log10(f))+1) + finvece della concatenazione di stringhe, ma è molto più lento.


pip install primefacha funzionato per me, anche se 65 e 80 non sembrano funzionare su Windows, a causa forkdell'ing in background.
primo

Guardare la fonte per è primefacstato piuttosto divertente, poiché ci sono molti commenti con TODOofind out why this is throwing errors
mbomb007,

L'ho fatto anch'io. L'autore effettivamente utilizza i miei mpq! ... leggermente modificato. Linea 551 # This occasionally throws IndexErrors.Sì, perché ha rimosso il controllo che ci siano più smooths rispetto ai fattori primi usati.
primo

Dovresti aiutarlo. :)
mbomb007,

Probabilmente lo contatterò quando avrò finito con questa sfida, ho intenzione di lavorare un po 'sull'ottimizzazione di mpq (devo battere la matematica, vero?).
primo

2

C #

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;
    }

}

Questa è una versione più ottimizzata del codice precedente, con alcune parti ridondanti inutili rimosse.

Uscita (sul mio laptop 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

Test online


Fare un array con valori / numeri primi predeterminati non è consentito, credo, poiché è una scappatoia standard.
P. Ktinos,

@ P.Ktinos Lo penso anche io ... comunque sarebbe troppo grande da includere.
Mario,

1

Perl + ntheory, HP (80) in 0,35s su PC

No Raspberry Pi a portata di mano.

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);

Il test di primalità è ES BPSW, più un singolo MR a base casuale per numeri più grandi. Di queste dimensioni potremmo usareis_provable_prime (n-1 e / o ECPP) senza alcuna differenza di velocità evidente, ma ciò cambierebbe per valori> 300 cifre senza alcun vantaggio reale. Il factoring include prova, potenza, Rho-Brent, P-1, SQUFOF, ECM, QS a seconda delle dimensioni.

Per questi input funziona alla stessa velocità del codice Pari / GP di Charles sul sito OEIS. ntheory ha un factoring più veloce per piccoli numeri, e il mio P-1 ed ECM sono abbastanza buoni, ma il QS non è eccezionale, quindi mi aspetto che Pari sia più veloce ad un certo punto.


1
Ho scoperto che qualsiasi fattore trovato da P-1 è stato anche trovato - prima - da ECM, quindi l'ho lasciato cadere (lo stesso vale per Williams P + 1). Forse proverò ad aggiungere SQUFOF. Biblioteca brillante, a proposito.
primo

1
Anche, use feature "say"; .
primo
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