素性测试

素性测试素数判定,是檢驗一個給定的整數是否為質數的测试。

素数
質數是除了自身和1以外,没有其它素数因子的自然数。自从欧几里得证明了有无穷个素数以后,人们就企图寻找一个可以构造所有素数的公式,寻找判定一个自然数是不是素数的方法。因为素数的地位非常重要。

素数判定的历史
鉴别一个自然数是素数还是合数,这个问题在中世纪就引起人们注意,当时人们试图寻找質数公式,到了高斯时代,基本上确认了简单的質数公式是不存在的,因此,高斯认为对素性判定是一个相当困难的问题。从此以后,这个问题吸引了大批数学家。
質性判斷演算法可分為兩大類,確定性演算法及隨機演算法。前者可給出確定的結果但通常較慢,後者則反之。詳見以下列表。

確定型演算法

  • 試除法

*愛拉托散尼篩

  • 威尔逊定理

** 当且仅当p为質數时:
:(p-1)!\ \equiv\ -1\ (\mbox{mod}\ p)

  • 卢卡斯-莱默检验法
  • AKS質數測試

** PRIMES is in P這篇論文提到的方法,是第一個多項式時間的質數測試演算法。

隨機演算法

  • 费马素性检验

** 利用費馬小定理來測試。

  • 米勒-拉賓檢驗
  • 歐拉-雅科比測試

** 對於n,挑選随机的a,測試( {a \over n} ) = a ^ {( n - 1) / 2} \mod n,这里( {a \over n} )为雅可比符号。如果N為質數,等式一定成立;如果N為合數,等式有一半的機率不成立。

参见
*素数公式
*费马小定理
*埃拉托斯特尼筛法
*卢卡斯-莱默检验法
*米勒-拉宾检验
*试除法
*费马素性检验

外部链接

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