试除法质因数分解高效易懂,枚举2到√n的因子,每次除尽并计数,剩余>1的n即为最大质因子;无需预筛质数,可优化为先判2再枚举奇数。

用试除法实现质因数分解(最常用、够快、易懂)
对大多数实际场景(比如 n ≤ 10^12),试除法足够高效且稳定。核心思路是从小到大枚举可能的质因子,每次把 n 中该因子全部除尽,同时记录次数。
关键点:只需枚举到 sqrt(n),因为若 n 有大于 sqrt(n) 的质因子,最多只有一个——即最后剩下的那个 >1 的 n 值本身。
- 从
i = 2开始循环,直到i * i - 若
n % i == 0,说明i是质因子,不断用n /= i并计数 - 循环结束后,若
n > 1,则它本身就是剩余的质因子(且只出现一次)
void prime_factorize(long long n) {
for (long long i = 2; i * i <= n; i++) {
if (n % i == 0) {
int cnt = 0;
while (n % i == 0) {
n /= i;
cnt++;
}
printf("%lld^%d ", i, cnt);
}
}
if (n > 1) printf("%lld^1", n);
}为什么不用先筛质数再试除?
除非你要对大量数字(如 10⁵ 个)做质因数分解,否则预筛质数(如埃氏筛)反而拖慢单次分解。原因:
- 筛到
sqrt(n)需要O(sqrt(n) log log sqrt(n))时间和空间,而试除法最坏也就O(sqrt(n))时间,常数更小 - 筛出的质数数组可能很大(比如
n = 1e12→ 要筛到 1e6,质数约 8 万个),但实际能整除的因子极少 - 试除过程中遇到的合数(如 4、6、9)根本不会被
n % i == 0触发,因为前面的质因子(2、3)已把它们的质因子全除掉了
处理大整数或需要多次调用时的优化方向
如果频繁分解(比如在线查询、密码学小规模场景),可考虑以下调整:
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- 先特判
2,然后只枚举奇数:i = 3, 5, 7, ...,减少一半迭代 - 对
n做快速小因子预检(如用int类型先试除前 100 个质数),避免大数取模开销 - 若已知
n是两个相近大质数乘积(如 RSA 模数),试除法失效,得换 Pollard-Rho 等随机算法——但这不属于常规需求
注意:long long 范围内,试除法在最坏情况(n 是两个大质数乘积,如 999999999989 * 999999999997)仍可能超时,此时需切换算法,但这种情况极少见。
常见错误:忘记 long long 溢出或忽略因子指数为 1 的输出
典型翻车点:
i * i 中,若i和n都是int,但n接近INT_MAX,i * i会溢出变成负数,导致死循环 → 必须统一用long long- 输出时只写
i不写指数,或漏掉最后的n > 1分支,导致结果不完整 - 误以为
i一定是质数——其实不需要判断,因为小因子早被除尽,能整除的i必然是质因子
边界输入如 n = 1 时,应无输出;n = 2 或 n = 997(大质数)时,必须输出最后一项。











