Найдите самое хитрое простое число

9

вступление

Рассмотрим процесс взятия некоторого положительного целого числа n в некоторой базе b и замены каждой цифры ее представлением в основании цифры справа.

  • Если цифра справа - 0, используйте основание b .
  • Если цифра справа - 1, используйте одинарные с 0 в качестве меток.
  • Если справа нет цифры (т. Е. Вы на месте), перейдите к самой значимой цифре.

В качестве примера пусть n = 160 и b = 10. Запуск процесса выглядит следующим образом:

The first digit is 1, the digit to the right is 6, 1 in base 6 is 1.
The next digit is 6, the digit to the right is 0, 0 is not a base so use b, 6 in base b is 6.
The last digit is 0, the digit to the right (looping around) is 1, 0 in base 1 is the empty string (but that's ok).

Concatenating '1', '6', and '' together gives 16, which is read in the original base b = 10.

Точно такую ​​же процедуру, но перемещение влево вместо права также можно сделать:

The first digit is 1, the digit to the left (looping around) is 0, 0 is not a base so use b, 1 in base b is 1.
The next digit is 6, the digit to the left is 1, 6 in base 1 is 000000.
The last digit is 0, the digit to the left is 6, 0 in base 6 is 0.

Concatenating '1', '000000', and '0' together gives 10000000, which is read in the original base b = 10.

Таким образом, мы сделали два числа, связанных с 160 (для b = 10): 16 и 10000000.

Мы определим n как хитрое число, если оно равномерно делит хотя бы одно из двух чисел, сгенерированных в этом процессе, на 2 или более частей.

В примере n хитроумно, потому что 160 делит 10000000 ровно 62500 раз.

203 НЕ является хитрым, потому что итоговые числа - это 2011 и 203, которые не могут равномерно вписываться в 2 или более раз.

Вызов

(Для остальной части проблемы мы рассмотрим только b = 10.)

Задача состоит в том, чтобы написать программу, которая находит наибольшее хитрое число, которое также является простым.

Первые 7 хитроумных простых чисел (и все, что я нашел до сих пор):

2
5
3449
6287
7589
9397
93557 <-- highest so far (I've searched to 100,000,000+)

Официально я не уверен, существуют ли еще, но я ожидаю, что они существуют. Если вы можете доказать, что их конечное число (или их нет), я дам вам +200 повторений.

Победителем станет тот, кто сможет обеспечить наивысшую хитрость, при условии, что очевидно, что они были активны в поиске и преднамеренно не снискали славу у других.

правила

  • Вы можете использовать любые удобные инструменты поиска.
  • Вы можете использовать вероятностные простые тестеры.
  • Вы можете повторно использовать код других людей с указанием авторства . Это совместное усилие. Тактика головокружения недопустима.
  • Ваша программа должна активно искать премьер. Вы можете начать поиск с самого высокого известного хитрого прайма.
  • Ваша программа должна быть в состоянии вычислить все известные хитрые простые числа в течение 4 часов после экземпляров Amazon EC2 t2.medium (четыре сразу или один за четыре часа или что-то среднее). На самом деле я не буду проверять это на них, и вам, конечно, это не нужно. Это всего лишь ориентир.

Вот мой код Python 3, который я использовал для генерации таблицы выше: (запускается через секунду или две)

import pyprimes

def toBase(base, digit):
    a = [
            ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9'],
            ['', '0', '00', '000', '0000', '00000', '000000', '0000000', '00000000', '000000000' ],
            ['0', '1', '10', '11', '100', '101', '110', '111', '1000', '1001'],
            ['0', '1', '2', '10', '11', '12', '20', '21', '22', '100'],
            ['0', '1', '2', '3', '10', '11', '12', '13', '20', '21'],
            ['0', '1', '2', '3', '4', '10', '11', '12', '13', '14'],
            ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '10', '11', '12', '13'],
            ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '10', '11', '12'],
            ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '10', '11'],
            ['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '10']
        ]
    return a[base][digit]

def getCrafty(start=1, stop=100000):
    for p in pyprimes.primes_above(start):
        s = str(p)
        left = right = ''
        for i in range(len(s)):
            digit = int(s[i])
            left += toBase(int(s[i - 1]), digit)
            right += toBase(int(s[0 if i + 1 == len(s) else i + 1]), digit)
        left = int(left)
        right = int(right)
        if (left % p == 0 and left // p >= 2) or (right % p == 0 and right // p >= 2):
            print(p, left, right)
        if p >= stop:
            break
    print('DONE')

getCrafty()
code-challenge primes Кальвин Хобби
источник
Я думаю, что сделать 0 в любой базе x пустой строкой было бы более математически. Кроме того, я уверен, что было бы легче доказать или опровергнуть эту версию
гордый haskeller

Ответы:

7

Mathematica, находит 93 557 за 0,3 с (без хитроумных простых чисел ниже 2 * 10 10 )

Это просто наивный исчерпывающий поиск по всем простым числам. Для начала он проверяет около 1 000 000 простых чисел каждые 55 секунд (что становится все медленнее по мере увеличения простых чисел).

Я использую кучу вспомогательных функций:

lookup = {
  {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9},
  {{}, 0, {0, 0}, {0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0}, 
   {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}, {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}},
  {0, 1, {1, 0}, {1, 1}, {1, 0, 0}, {1, 0, 1}, {1, 1, 0}, {1, 1, 1}, {1, 0, 0, 0}, 
   {1, 0, 0, 1}},
  {0, 1, 2, {1, 0}, {1, 1}, {1, 2}, {2, 0}, {2, 1}, {2, 2}, {1, 0, 0}},
  {0, 1, 2, 3, {1, 0}, {1, 1}, {1, 2}, {1, 3}, {2, 0}, {2, 1}},
  {0, 1, 2, 3, 4, {1, 0}, {1, 1}, {1, 2}, {1, 3}, {1, 4}},
  {0, 1, 2, 3, 4, 5, {1, 0}, {1, 1}, {1, 2}, {1, 3}},
  {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, {1, 0}, {1, 1}, {1, 2}},
  {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, {1, 0}, {1, 1}},
  {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, {1, 0}}
};
convertBase[d_, b_] := lookup[[b + 1, d + 1]];
related[n_] := (
   d = IntegerDigits[n];
   {FromDigits[Flatten[convertBase @@@ Transpose[{d, RotateRight@d}]]],
    FromDigits[Flatten[convertBase @@@ Transpose[{d, RotateLeft@d}]]]}
);
crafty[n_] := (
   {ql, qr} = related[n]/n;
   IntegerQ[ql] && ql > 1 || IntegerQ[qr] && qr > 1
);

И тогда этот цикл выполняет фактический поиск:

p = 2;
start = TimeUsed[];
i = 1;
While[True,
 If[crafty[p], Print@{"CRAFTY PRIME:", p, TimeUsed[] - start}];
 p = NextPrime@p;
 If[Mod[++i, 1000000] == 0, 
  Print[{"Last prime checked:", p, TimeUsed[] - start}]
 ]
]

Я буду обновлять пост, если найду какие-нибудь простые числа или смогу подумать об оптимизации.

В настоящее время он проверяет все простые числа до 100 000 000 примерно за 5,5 минут.

Изменить: я решил последовать примеру ОП и переключился на таблицу поиска для преобразования базы. Это дало примерно 30% ускорения.

Лукавые числа в целом

Сейчас я прекращаю поиск хитрых простых чисел, так как мне нужно несколько дней, чтобы наверстать то, что уже получил ответ Perl. Вместо этого я начал искать все хитрые цифры. Возможно, их распределение помогает найти доказательство того, что число хитрых простых чисел конечно или бесконечно.

Я определяю хитроумные числа, которые делят связанное число, полученное путем интерпретации цифры справа, как нового основания, и числа слева, соответственно. Вероятно, это поможет решить их индивидуально для доказательства.

Вот все левые хитрые числа до 2 210 000 000:

{2, 5, 16, 28, 68, 160, 222, 280, 555, 680, 777, 1600, 2605, 2800, 
 6800, 7589, 7689, 9397, 9777, 16000, 16064, 16122, 22222, 24682, 
 26050, 28000, 55555, 68000, 75890, 76890, 93557, 160000, 160640, 
 161220, 247522, 254408, 260500, 280000, 680000, 758900, 768900, 
 949395, 1600000, 1606400, 1612200, 2222222, 2544080, 2605000, 
 2709661, 2710271, 2717529, 2800000, 3517736, 5555555, 6800000, 
 7589000, 7689000, 9754696, 11350875, 16000000, 16064000, 16122000,
 25440800, 26050000, 27175290, 28000000, 28028028, 35177360, 52623721, 
 68000000, 68654516, 75890000, 76890000, 113508750, 129129129, 160000000,
 160640000, 161220000, 222222222, 254408000, 260500000, 271752900,
 275836752, 280000000, 280280280, 333018547, 351773600, 370938016, 
 555555555, 680000000, 758900000, 768900000, 777777777, 877827179, 
 1135087500, 1291291290, 1600000000, 1606400000, 1612200000, 1944919449}

И вот все правильные числа в этом диапазоне:

{2, 5, 16, 28, 68, 125, 128, 175, 222, 284, 555, 777, 1575, 1625, 
 1875, 3449, 5217, 6287, 9375, 14625, 16736, 19968, 22222, 52990, 
 53145, 55555, 58750, 93750, 127625, 152628, 293750, 529900, 587500, 
 593750, 683860, 937500, 1034375, 1340625, 1488736, 2158750, 2222222, 
 2863740, 2937500, 5299000, 5555555, 5875000, 5937500, 6838600, 
 7577355, 9375000, 12071125, 19325648, 21587500, 28637400, 29375000, 
 29811250, 42107160, 44888540, 52990000, 58750000, 59375000, 68386000, 
 71461386, 74709375, 75773550, 93750000, 100540625, 116382104,
 164371875, 197313776, 207144127, 215875000, 222222222, 226071269,
 227896480, 274106547, 284284284, 286374000, 287222080, 293750000, 
 298112500, 421071600, 448885400, 529900000, 555555555, 587500000, 
 593750000, 600481125, 683860000, 714613860, 747093750, 757735500, 
 769456199, 777777777, 853796995, 937500000, 1371513715, 1512715127, 
 1656354715, 1728817288, 1944919449, 2158750000}

Обратите внимание, что существует бесконечное число левых и хитрых чисел, потому что есть несколько способов генерировать их из существующих:

  • Можно добавить произвольное число 0s к любому левому числу, у которого младшая значащая цифра больше, чем его самая значимая цифра, чтобы получить другое левое число.
  • Аналогично, можно добавить произвольное число 0s к любому искусному числу, у которого младшая значащая цифра меньше его самой значимой цифры. Это (и предыдущее утверждение) объясняется тем, что 0они будут добавлены как к хитрому номеру, так и к связанному с ним номеру, эффективно умножая их обоих на 10.
  • Каждое нечетное число 2s или 5s является хитрым.
  • Каждое нечетное число 777s является хитрым.
  • Похоже, что нечетное число 28соединяемых 0s, like 28028028всегда лукаво.

Другие вещи, чтобы отметить:

  • Существует как минимум четыре десятизначных числа, которые состоят из двух повторяющихся пятизначных чисел (которые сами по себе не являются хитрыми, но в любом случае здесь может быть какая-то схема).
  • Есть много хитроумных чисел, кратных 125. Возможно, стоит изучить их, чтобы найти другое правило производства.
  • Я не нашел лукавого числа, которое начинается с 4 или заканчивается 3.
  • Правильные числа могут начинаться с любой цифры, но я не нашел правильного числа, заканчивающегося 1 или 3.

Я полагаю, что этот список был бы более интересным, если бы я опустил те, чье существование подразумевается меньшим хитрым числом, тем более что они никогда не являются простыми числами по правилам построения, обнаруженным до сих пор. Итак, вот все хитрые простые числа, которые не могут быть построены с одним из приведенных выше правил:

Left-crafty:
{16, 68, 2605, 7589, 7689, 9397, 9777, 16064, 16122, 24682, 
 93557, 247522, 254408, 949395, 2709661, 2710271, 2717529, 3517736,
 9754696, 11350875, 52623721, 68654516, 129129129, 275836752, 
 333018547, 370938016, 877827179, 1944919449}

Right-crafty:
{16, 28, 68, 125, 128, 175, 284, 1575, 1625, 1875, 3449, 5217, 
 6287, 9375, 14625, 16736, 19968, 52990, 53145, 58750, 127625, 
 152628, 293750, 593750, 683860, 1034375, 1340625, 1488736, 2158750,
 2863740, 7577355, 12071125, 19325648, 29811250, 42107160, 44888540,
 71461386, 74709375, 100540625, 116382104, 164371875, 197313776,
 207144127, 226071269, 227896480, 274106547, 284284284, 287222080, 
 600481125, 769456199, 853796995, 1371513715, 1512715127, 1656354715, 
 1728817288, 1944919449}

Также обратите внимание, что есть несколько хитроумных чисел (те, которые появляются в обоих списках и, следовательно, делят оба связанных числа):

{2, 5, 16, 28, 68, 222, 555, 777, 22222, 55555, 2222222, 5555555, 1944919449}

Их тоже существует бесконечно много. Но , как вы можете видеть, за исключением 16, 28, 68все они состоят только из одного (неоднократного) цифры. Было бы также интересно доказать, могут ли какие-либо большие числа быть вдвойне лукавыми, не обладая этим свойством, но это может быть просто следствием доказательства для однократно лукавых чисел. Нашел контрпример 1944919449.

Мартин Эндер
источник
Есть ли какая-то причина, по которой вы 100540625, 100540625попали в список правых?
Исаак
1
@isaacg да. потому что я не могу копировать и вставлять.
Мартин Эндер
Принимая это, поскольку никто не нашел хитрых простых чисел за пределами 93 557. Это был первый ответ, набрал наибольшее количество голосов и идет в самую глубину.
Увлечения Кэлвина
6

Perl (1e5 в 0,03 с, 1e8 в 21 с). Макс 93557 до 1е11.

Очень похоже на оригинал. Изменения включают в себя:

  • перенести базовый поиск. Небольшие языковые сбережения.
  • мод увеличенного сдвига вправо вместо if. Зависимая от языка микроопция
  • используйте Math :: GMPz, потому что Perl 5 не имеет автомагических магических знаков, таких как Python и Perl 6.
  • Используйте 2s <= left вместо int (left / s)> = 2. Собственное целочисленное смещение против деления bigint.

Выполняет первые 1e8 простых чисел за 21 секунду на моей быстрой машине, 3,5 минуты за 1e9, 34 минуты за 1e10. Я немного удивлен, что это вообще быстрее, чем код Python для небольших входных данных. Мы могли бы распараллелить (новый Pari / GP parforprimeбыл бы хорош для этого). Я полагаю, что это поиск, который мы можем распараллелить вручную ( forprimesможет принимать два аргумента). forprimesв основном похож на Pari / GP forprime- он выполняет сегментированные сита внутри и вызывает блок с каждым результатом. Это удобно, но для этой проблемы я не думаю, что это область производительности.

#!/usr/bin/env perl
use warnings;
use strict;
use Math::Prime::Util qw/forprimes/;
use Math::GMPz;

my @rbase = (
  [   0,"",       0,   0,  0, 0, 0, 0, 0, 0],
  [qw/1 0         1    1   1  1  1  1  1  1/],
  [qw/2 00        10   2   2  2  2  2  2  2/],
  [qw/3 000       11   10  3  3  3  3  3  3/],
  [qw/4 0000      100  11  10 4  4  4  4  4/],
  [qw/5 00000     101  12  11 10 5  5  5  5/],
  [qw/6 000000    110  20  12 11 10 6  6  6/],
  [qw/7 0000000   111  21  13 12 11 10 7  7/],
  [qw/8 00000000  1000 22  20 13 12 11 10 8/],
  [qw/9 000000000 1001 100 21 14 13 12 11 10/],
);

my($s,$left,$right,$slen,$i,$barray);
forprimes {
  ($s,$slen,$left,$right) = ($_,length($_),'','');
  foreach $i (0 .. $slen-1) {
    $barray = $rbase[substr($s,$i,1)];
    $left  .= $barray->[substr($s,$i-1,1)];
    $right .= $barray->[substr($s,($i+1) % $slen,1)];
  }
  $left = Math::GMPz::Rmpz_init_set_str($left,10) if length($left) >= 20;
  $right = Math::GMPz::Rmpz_init_set_str($right,10) if length($right) >= 20;
  print "$s      $left $right\n" if (($s<<1) <= $left && $left % $s == 0)
                                 || (($s<<1) <= $right && $right % $s == 0);
} 1e9;
DanaJ
источник
5

C ++ 11, с потоками и GMP

Сроки (на MacBook Air):

  • 4 темы
    • 10 ^ 8 в 2.18986
    • 10 ^ 9 в 21,3829 с
    • 10 ^ 10 в 421,392 с
    • 10 ^ 11 за 2557,22
  • 1 поток
    • 10 ^ 8 в 3.95095
    • 10 ^ 9 за 37,7009 с

Требования:

#include <vector>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <cmath>
#include <future>
#include <mutex>
#include <atomic>
#include "primesieve.hpp"
#include "gmpxx.h"

using namespace std;

using ull = unsigned long long;

mutex cout_mtx;
atomic<ull> prime_counter;


string ppnum(ull number) {
    if (number == 0) {
        return "0 * 10^0";
    }
    else {
        int l = floor(log10(number));
        return to_string(number / pow(10, l)) + " * 10^" + to_string(int(l));
    }
}


inline void bases(int& base, int& digit, mpz_class& sofar) {
    switch (base) {
        case 0:
            sofar *= 10;
            sofar += digit;
            break;
        case 1:
            sofar *= pow(10, digit);
            break;
        case 2:
            switch (digit) {
                case 0: sofar *= 10; break;
                case 1: sofar *= 10; sofar += 1; break;
                case 2: sofar *= 100; sofar += 10; break;
                case 3: sofar *= 100; sofar += 11; break;
                case 4: sofar *= 1000; sofar += 100; break;
                case 5: sofar *= 1000; sofar += 101; break;
                case 6: sofar *= 1000; sofar += 110; break;
                case 7: sofar *= 1000; sofar += 111; break;
                case 8: sofar *= 10000; sofar += 1000; break;
                case 9: sofar *= 10000; sofar += 1001; break;
            }
            break;
        case 3:
            switch (digit) {
                case 0: sofar *= 10; break;
                case 1: sofar *= 10; sofar += 1; break;
                case 2: sofar *= 10; sofar += 2; break;
                case 3: sofar *= 100; sofar += 10; break;
                case 4: sofar *= 100; sofar += 11; break;
                case 5: sofar *= 100; sofar += 12; break;
                case 6: sofar *= 100; sofar += 20; break;
                case 7: sofar *= 100; sofar += 21; break;
                case 8: sofar *= 100; sofar += 22; break;
                case 9: sofar *= 1000; sofar += 100; break;
            }
            break;
        case 4:
            switch (digit) {
                case 0: sofar *= 10; break;
                case 1: sofar *= 10; sofar += 1; break;
                case 2: sofar *= 10; sofar += 2; break;
                case 3: sofar *= 10; sofar += 3; break;
                case 4: sofar *= 100; sofar += 10; break;
                case 5: sofar *= 100; sofar += 11; break;
                case 6: sofar *= 100; sofar += 12; break;
                case 7: sofar *= 100; sofar += 13; break;
                case 8: sofar *= 100; sofar += 20; break;
                case 9: sofar *= 100; sofar += 21; break;
            }
            break;
        case 5:
            switch (digit) {
                case 0: sofar *= 10; break;
                case 1: sofar *= 10; sofar += 1; break;
                case 2: sofar *= 10; sofar += 2; break;
                case 3: sofar *= 10; sofar += 3; break;
                case 4: sofar *= 10; sofar += 4; break;
                case 5: sofar *= 100; sofar += 10; break;
                case 6: sofar *= 100; sofar += 11; break;
                case 7: sofar *= 100; sofar += 12; break;
                case 8: sofar *= 100; sofar += 13; break;
                case 9: sofar *= 100; sofar += 14; break;
            }
            break;
        case 6:
            switch (digit) {
                case 0: sofar *= 10; break;
                case 1: sofar *= 10; sofar += 1; break;
                case 2: sofar *= 10; sofar += 2; break;
                case 3: sofar *= 10; sofar += 3; break;
                case 4: sofar *= 10; sofar += 4; break;
                case 5: sofar *= 10; sofar += 5; break;
                case 6: sofar *= 100; sofar += 10; break;
                case 7: sofar *= 100; sofar += 11; break;
                case 8: sofar *= 100; sofar += 12; break;
                case 9: sofar *= 100; sofar += 13; break;
            }
            break;
        case 7:
            switch (digit) {
                case 0: sofar *= 10; break;
                case 1: sofar *= 10; sofar += 1; break;
                case 2: sofar *= 10; sofar += 2; break;
                case 3: sofar *= 10; sofar += 3; break;
                case 4: sofar *= 10; sofar += 4; break;
                case 5: sofar *= 10; sofar += 5; break;
                case 6: sofar *= 10; sofar += 6; break;
                case 7: sofar *= 100; sofar += 10; break;
                case 8: sofar *= 100; sofar += 11; break;
                case 9: sofar *= 100; sofar += 12; break;
            }
            break;
        case 8:
            switch (digit) {
                case 0: sofar *= 10; break;
                case 1: sofar *= 10; sofar += 1; break;
                case 2: sofar *= 10; sofar += 2; break;
                case 3: sofar *= 10; sofar += 3; break;
                case 4: sofar *= 10; sofar += 4; break;
                case 5: sofar *= 10; sofar += 5; break;
                case 6: sofar *= 10; sofar += 6; break;
                case 7: sofar *= 10; sofar += 7; break;
                case 8: sofar *= 100; sofar += 10; break;
                case 9: sofar *= 100; sofar += 11; break;
            }
            break;
        case 9:
            switch (digit) {
                case 0: sofar *= 10; break;
                case 1: sofar *= 10; sofar += 1; break;
                case 2: sofar *= 10; sofar += 2; break;
                case 3: sofar *= 10; sofar += 3; break;
                case 4: sofar *= 10; sofar += 4; break;
                case 5: sofar *= 10; sofar += 5; break;
                case 6: sofar *= 10; sofar += 6; break;
                case 7: sofar *= 10; sofar += 7; break;
                case 8: sofar *= 10; sofar += 8; break;
                case 9: sofar *= 100; sofar += 10; break;
            }
            break;
    };
}

vector<ull> crafty(ull start, ull stop) {
    cout_mtx.lock();
    cout << "Thread scanning from " << start << " to " << stop << endl;
    cout_mtx.unlock();
    vector<ull> res;

    auto prime_iter = primesieve::iterator(start);
    ull num;
    int prev, curr, next, fprev;
    int i, size;
    mpz_class left, right;
    unsigned long num_cpy;
    unsigned long* num_ptr;
    mpz_class num_mpz;


    while ((num = prime_iter.next_prime()) && num < stop) {
        ++prime_counter;
        left = 0;
        right = 0;
        size = floor(log10(num));
        i = pow(10, size);
        prev = num % 10;
        fprev = curr = num / i;
        if (i != 1) {
            i /= 10;
            next = (num / i) % 10;
        }
        else {
            next = prev;
        }
        for (size += 1; size; --size) {
            bases(prev, curr, left);
            bases(next, curr, right);
            prev = curr;
            curr = next;
            if (i > 1) {
                i /= 10;
                next = (num / i) % 10;
            }
            else {
                next = fprev;
            }
        }
        num_cpy = num;

        if (num != num_cpy) {
            num_ptr = (unsigned long *) &num;
            num_mpz = *num_ptr;
            num_mpz << sizeof(unsigned long) * 8;
            num_mpz += *(num_ptr + 1);
        }
        else {
            num_mpz = num_cpy;
        }
        if ((left % num_mpz == 0 && left / num_mpz >= 2) || (right % num_mpz == 0 && right / num_mpz >= 2)) {
            res.push_back(num);
        }
    }
    cout_mtx.lock();
    cout << "Thread scanning from " << start << " to " << stop << " is done." << endl;;
    cout << "Found " << res.size() << " crafty primes." << endl;
    cout_mtx.unlock();
    return res;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    ull start = 0, stop = 1000000000;
    int number_of_threads = 4;

    if (argc > 1) {
        start = atoll(argv[1]);
    }
    if (argc > 2) {
        stop = atoll(argv[2]);
    }
    if (argc > 3) {
        number_of_threads = atoi(argv[3]);
    }
    ull gap = stop - start;

    cout << "Start: " << ppnum(start) << ", stop: " << ppnum(stop) << endl;
    cout << "Scanning " << ppnum(gap) << " numbers" << endl;
    cout << "Number of threads: " << number_of_threads << endl;

    chrono::time_point<chrono::system_clock> tstart, tend;
    tstart = chrono::system_clock::now();

    cout << "Checking primes..." << endl;

    using ptask = packaged_task<decltype(crafty)>;
    using fur = future<vector<ull>>;

    vector<thread> threads;
    vector<fur> futures;
    for (int i = 0; i < number_of_threads; ++i) {
        auto p = ptask(crafty);
        futures.push_back(move(p.get_future()));
        auto tstop = (i + 1 == number_of_threads) ? (stop) : (start + gap / number_of_threads * (i + 1));
        threads.push_back(thread(move(p), start + gap / number_of_threads * i, tstop));
    }

    vector<ull> res;

    for (auto& thread : threads) {
        thread.join();
    }

    for (auto& fut : futures) {
        auto v = fut.get();
        res.insert(res.end(), v.begin(), v.end());
    }

    cout << "Finished checking primes..." << endl;

    tend = chrono::system_clock::now();
    chrono::duration<double> elapsed_seconds = tend - tstart;

    cout << "Number of tested primes: " << ppnum(prime_counter) << endl;
    cout << "Number of found crafty primes: " << res.size() << endl;
    cout << "Crafty primes are: ";
    for (auto iter = res.begin(); iter != res.end(); ++iter) {
        if (iter != res.begin())
            cout << ", ";
        cout << *iter;
    }
    cout << endl;
    cout << "Time taken: " << elapsed_seconds.count() << endl;
}

Вывод:

Start: 0 * 10^0, stop: 1.000000 * 10^11
Scanning 1.000000 * 10^11 numbers
Number of threads: 4
Checking primes...
Thread scanning from 25000000000 to 50000000000
Thread scanning from 0 to 25000000000
Thread scanning from 50000000000 to 75000000000
Thread scanning from 75000000000 to 100000000000
Thread scanning from 75000000000 to 100000000000 is done.
Found 0 crafty primes.
Thread scanning from 50000000000 to 75000000000 is done.
Found 0 crafty primes.
Thread scanning from 25000000000 to 50000000000 is done.
Found 0 crafty primes.
Thread scanning from 0 to 25000000000 is done.
Found 7 crafty primes.
Finished checking primes...
Number of tested primes: 4.118055 * 10^9
Number of found crafty primes: 7
Crafty primes are: 2, 5, 3449, 6287, 7589, 9397, 93557
Time taken: 2557.22
matsjoyce
источник
При num = 12919 справа должно быть 120000000001000000000. Это переполняет 64-битное целое число, и в вашей программе r = 9223372036854775807. Я думаю, что вам нужно использовать GMP или что-то подобное.
DanaJ
Очень хорошо. Время на 3930K с 12 нитями составляет 54 с для 1e10 и 1e11 в 421 с.
DanaJ
Это был хороший повод, чтобы опробовать функции параллелизма C ++ 11
matsjoyce
1

C, с GMP, многопоточный (1e8 в 17 с для 1 потока)

Схожи по концепции с остальными, возможно, с небольшой оптимизацией здесь и там.

Обобщение: gcc -I/usr/local/include -Ofast crafty.c -pthread -L/usr/local/lib -lgmp && ./a.out

Пожалуйста, пожертвуйте свой процессор. У меня нет быстрого компьютера.
1e8 за 17 секунд с 1 потоком на моем MacBook Air.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>
#include <gmp.h>
#include <pthread.h>
#include <string.h>

#define THREAD_COUNT 1           // Number of threads
#define MAX_DIGITS   32768       // Maximum digits allocated for the string... some c stuff
#define MAX_NUMBER   "100000000" // Number in string format
#define START_INDEX  1           // Must be an odd number >= 1
#define GET_WRAP_INDEX(index, stringLength) index<0?stringLength+index:index>=stringLength?index-stringLength:index

static void huntCraftyPrime(int startIndex) {

    char lCS [MAX_DIGITS];
    char rCS [MAX_DIGITS];
    char tPS [MAX_DIGITS];

    mpz_t tP, lC, rC, max;
    mpz_init_set_ui(tP, startIndex);
    mpz_init(lC);
    mpz_init(rC);
    mpz_init_set_str(max, MAX_NUMBER, 10);

    int increment = THREAD_COUNT*2;

    if (START_INDEX < 9 && startIndex == START_INDEX) {
        printf("10 10 2\n\n");
        printf("10 10 5\n\n");
    }

    while (mpz_cmp(max, tP) > 0) {
        mpz_get_str(tPS, 10, tP);
        int tPSLength = strlen(tPS);
        int l = 0, r = 0, p = 0;
        while (p < tPSLength) {
            char lD = tPS[GET_WRAP_INDEX(p-1, tPSLength)];
            char d  = tPS[GET_WRAP_INDEX(p  , tPSLength)];
            char rD = tPS[GET_WRAP_INDEX(p+1, tPSLength)];
            if (d == '0') {
                if (lD != '1') lCS[l++] = '0';
                if (rD != '1') rCS[r++] = '0';
            } else if (d == '1') {
                lCS[l++] = (lD != '1') ? '1' : '0';
                rCS[r++] = (rD != '1') ? '1' : '0';
            } else if (d == '2') {
                if (lD == '1') {
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '2') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else {
                    lCS[l++] = '2';
                }
                if (rD == '1') {
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '2') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else {
                    rCS[r++] = '2';
                }
            } else if (d == '3') {
                if (lD == '1') {
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '2') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '3') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else {
                    lCS[l++] = '3';
                }
                if (rD == '1') {
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '2') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '3') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else {
                    rCS[r++] = '3';
                }
            } else if (d == '4') {
                if (lD == '1') {
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '2') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '3') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '4') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else {
                    lCS[l++] = '4';
                }
                if (rD == '1') {
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '2') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '3') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '4') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else {
                    rCS[r++] = '4';
                }
            } else if (d == '5') {
                if (lD == '1') {
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '2') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '3') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '2';
                } else if (lD == '4') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '5') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else {
                    lCS[l++] = '5';
                }
                if (rD == '1') {
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '2') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '3') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '2';
                } else if (rD == '4') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '5') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else {
                    rCS[r++] = '5';
                }
            } else if (d == '6') {
                if (lD == '1') {
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '2') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '3') {
                    lCS[l++] = '2';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '4') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '2';
                } else if (lD == '5') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '6') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else {
                    lCS[l++] = '6';
                }
                if (rD == '1') {
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '2') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '3') {
                    rCS[r++] = '2';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '4') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '2';
                } else if (rD == '5') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '6') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else {
                    rCS[r++] = '6';
                }
            } else if (d == '7') {
                if (lD == '1') {
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '2') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '3') {
                    lCS[l++] = '2';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '4') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '3';
                } else if (lD == '5') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '2';
                } else if (lD == '6') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '7') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else {
                    lCS[l++] = '7';
                }
                if (rD == '1') {
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '2') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '3') {
                    rCS[r++] = '2';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '4') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '3';
                } else if (rD == '5') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '2';
                } else if (rD == '6') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '7') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else {
                    rCS[r++] = '7';
                }
            } else if (d == '8') {
                if (lD == '1') {
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '2') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '3') {
                    lCS[l++] = '2';
                    lCS[l++] = '2';
                } else if (lD == '4') {
                    lCS[l++] = '2';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '5') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '3';
                } else if (lD == '6') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '2';
                } else if (lD == '7') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '8') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else {
                    lCS[l++] = '8';
                }
                if (rD == '1') {
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '2') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '3') {
                    rCS[r++] = '2';
                    rCS[r++] = '2';
                } else if (rD == '4') {
                    rCS[r++] = '2';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '5') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '3';
                } else if (rD == '6') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '2';
                } else if (rD == '7') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '8') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else {
                    rCS[r++] = '8';
                }
            } else if (d == '9') {
                if (lD == '1') {
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '2') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '3') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                    lCS[l++] = '0';
                } else if (lD == '4') {
                    lCS[l++] = '2';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '5') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '4';
                } else if (lD == '6') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '3';
                } else if (lD == '7') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '2';
                } else if (lD == '8') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '1';
                } else if (lD == '9') {
                    lCS[l++] = '1';
                    lCS[l++] = '0';
                } else {
                    lCS[l++] = '9';
                }
                if (rD == '1') {
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '2') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '3') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                    rCS[r++] = '0';
                } else if (rD == '4') {
                    rCS[r++] = '2';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '5') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '4';
                } else if (rD == '6') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '3';
                } else if (rD == '7') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '2';
                } else if (rD == '8') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '1';
                } else if (rD == '9') {
                    rCS[r++] = '1';
                    rCS[r++] = '0';
                } else {
                    rCS[r++] = '9';
                }
            }
            ++p;
        }
        lCS[l] = '\0';
        rCS[r] = '\0';

        mpz_set_str(lC, lCS, 10);
        mpz_set_str(rC, rCS, 10);

        if ((mpz_divisible_p(lC, tP) && mpz_cmp(lC, tP) > 0) || (mpz_divisible_p(rC, tP) && mpz_cmp(rC, tP) > 0)){
            if (mpz_millerrabin(tP, 25)) {
                gmp_printf("%Zd %Zd %Zd\n\n", lC, rC, tP);
            }
        }
        mpz_add_ui(tP, tP, increment);
    }
}

static void *huntCraftyPrimeThread(void *p) {
    int* startIndex = (int*) p;
    huntCraftyPrime(*startIndex);
    pthread_exit(NULL);
}

int main(int argc, char *argv[]) {

    struct timeval time_started, time_now, time_diff;
    gettimeofday(&time_started, NULL);

    int  startIndexes[THREAD_COUNT];
    pthread_t threads[THREAD_COUNT];

    int startIndex = START_INDEX;
    for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; ++i) {
        for (;startIndex % 2 == 0; ++startIndex);
        startIndexes[i] = startIndex;
        int rc = pthread_create(&threads[i], NULL, huntCraftyPrimeThread, (void*)&startIndexes[i]); 
        if (rc) { 
            printf("ERROR; return code from pthread_create() is %d\n", rc);
            exit(-1);
        }
        ++startIndex;
    }

    for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; ++i) {
        void * status;
        int rc = pthread_join(threads[i], &status);
        if (rc) {
            printf("ERROR: return code from pthread_join() is %d\n", rc);
            exit(-1);
        }
    }

    gettimeofday(&time_now, NULL);
    timersub(&time_now, &time_started, &time_diff);
    printf("Time taken,%ld.%.6d s\n", time_diff.tv_sec, time_diff.tv_usec);

    pthread_exit(NULL);
    return 0;
}
Векторизованное
источник
0

Питон, находит 93557 в 0.28

Очень похоже на код OP в том, что он также использует pyprimes. Я написал это сам, хотя xD

import pyprimes, time

d = time.clock()

def to_base(base, n):
    if base == 1:
        return '0'*n
    s = ""
    while n:
        s = str(n % base) + s
        n //= base
    return s

def crafty(n):
    digits = str(n)
    l, r = "", ""
    for i in range(len(digits)):
        t = int(digits[i])
        base = int(digits[i-1])
        l += to_base(base, t) if base else digits[i]
        base = int(digits[(i+1)%len(digits)])
        r += to_base(base, t) if base else digits[i]
    l, r = int(l) if l else 0, int(r) if r else 0
    if (l%n==0 and 2 <= l/n) or (r%n==0 and 2 <= r/n):
        print(n, l, r, time.clock()-d)

for i in pyprimes.primes_above(1):
    crafty(i)

Он также распечатывает время с начала, когда находит номер.

Вывод:

2 10 10 3.156656792490237e-05
5 10 10 0.0006756015452219958
3449 3111021 3104100 0.012881854420378145
6287 6210007 11021111 0.022036544076745254
7589 751311 125812 0.026288406792971432
9397 1231007 1003127 0.03185028207808106
93557 123121012 10031057 0.27897531840850603

Формат есть number left right time. Для сравнения, код OP находит 93557 около 0.37.

cjfaure
источник