La función Totient de Euler Φ(n) para una entrada n es el recuento de números en {1, 2, 3,…, n-1} que son primos relativos con n, es decir, los números cuyo MCD (máximo común divisor) con n es 1.
Ejemplos:
Φ(1) = 1
mcd(1, 1) es 1
Φ(2) = 1
mcd(1, 2) es 1, pero mcd(2, 2) es 2.
Φ(3) = 2
mcd(1, 3) es 1 y mcd(2, 3) es 1
Φ(4) = 2
mcd(1, 4) es 1 y mcd(3, 4) es 1
Φ(5) = 4
mcd(1, 5) es 1, mcd(2, 5) es 1,
mcd(3, 5) es 1 y mcd(4, 5) es 1
Φ(6) = 2
mcd(1, 6) es 1 y mcd(5, 6) es 1,
¿Cómo calcular Φ(n) para una entrada n?
A Solución simple es iterar a través de todos los números del 1 al n-1 y contar los números con mcd con n como 1. A continuación se muestra la implementación del método simple para calcular la función Totient de Euler para un entero de entrada n.
// A simple C program to calculate Euler's Totient Function #include // Function to return gcd of a and b int gcd(int a, int b) { if (a == 0) return b; return gcd(b % a, a); } // A simple method to evaluate Euler Totient Function int phi(unsigned int n) { unsigned int result = 1; for (int i = 2; i < n; i++) if (gcd(i, n) == 1) result++; return result; } // Driver program to test above function int main() { int n; for (n = 1; n <= 10; n++) printf('phi(%d) = %d
', n, phi(n)); return 0; }>
Java // A simple java program to calculate // Euler's Totient Function import java.io.*; class GFG { // Function to return GCD of a and b static int gcd(int a, int b) { if (a == 0) return b; return gcd(b % a, a); } // A simple method to evaluate // Euler Totient Function static int phi(int n) { int result = 1; for (int i = 2; i < n; i++) if (gcd(i, n) == 1) result++; return result; } // Driver code public static void main(String[] args) { int n; for (n = 1; n <= 10; n++) System.out.println('phi(' + n + ') = ' + phi(n)); } } // This code is contributed by sunnusingh>
Python3 # A simple Python3 program # to calculate Euler's # Totient Function # Function to return # gcd of a and b def gcd(a, b): if (a == 0): return b return gcd(b % a, a) # A simple method to evaluate # Euler Totient Function def phi(n): result = 1 for i in range(2, n): if (gcd(i, n) == 1): result+=1 return result # Driver Code for n in range(1, 11): print('phi(',n,') = ', phi(n), sep = '') # This code is contributed # by Smitha>
C# // A simple C# program to calculate // Euler's Totient Function using System; class GFG { // Function to return GCD of a and b static int gcd(int a, int b) { if (a == 0) return b; return gcd(b % a, a); } // A simple method to evaluate // Euler Totient Function static int phi(int n) { int result = 1; for (int i = 2; i < n; i++) if (gcd(i, n) == 1) result++; return result; } // Driver code public static void Main() { for (int n = 1; n <= 10; n++) Console.WriteLine('phi(' + n + ') = ' + phi(n)); } } // This code is contributed by nitin mittal>
JavaScript >
PHP <Φphp // PHP program to calculate // Euler's Totient Function // Function to return // gcd of a and b function gcd($a, $b) { if ($a == 0) return $b; return gcd($b % $a, $a); } // A simple method to evaluate // Euler Totient Function function phi($n) { $result = 1; for ($i = 2; $i <$n; $i++) if (gcd($i, $n) == 1) $result++; return $result; } // Driver Code for ($n = 1; $n <= 10; $n++) echo 'phi(' .$n. ') =' . phi($n).'
'; // This code is contributed by Sam007 Φ>>
C++ // A simple C++ program to calculate // Euler's Totient Function #include using namespace std; // Function to return gcd of a and b int gcd(int a, int b) { if (a == 0) return b; return gcd(b % a, a); } // A simple method to evaluate Euler Totient Function int phi(unsigned int n) { unsigned int result = 1; for (int i = 2; i < n; i++) if (gcd(i, n) == 1) result++; return result; } // Driver program to test above function int main() { int n; for (n = 1; n <= 10; n++) cout << 'phi('<
Producción
fi(1) = 1 fi(2) = 1 fi(3) = 2 fi(4) = 2 fi(5) = 4 fi(6) = 2 fi(7) = 6 fi(8) = 4 fi( 9) = 6 fi(10) = 4
El código anterior llama a la función gcd O(n) veces. La complejidad temporal de la función mcd es O(h), donde h es el número de dígitos en un número menor de dos números dados. Por lo tanto, un límite superior en el complejidad del tiempo de la solución anterior es O(N^2 log N) [Cómo Φ puede haber como máximo Log10n dígitos en todos los números del 1 al n]
Espacio Auxiliar: O(logN)
A continuación se muestra un Mejor solución . La idea se basa en la fórmula del producto de Euler, que establece que el valor de las funciones tocientes está por debajo del producto de los factores primos generales p de n.
Básicamente, la fórmula dice que el valor de Φ(n) es igual a n multiplicado por el subproducto de (1 – 1/p) para todos los factores primos p de n. Por ejemplo, valor de Φ(6) = 6 * (1-1/2) * (1 – 1/3) = 2.
Podemos encontrar todos los factores primos usando la idea utilizada en este correo.
1) Inicializar: resultado = n
2) Ejecute un bucle desde 'p' = 2 hasta sqrt(n), haga lo siguiente para cada 'p'.
a) Si p divide a n, entonces
Establecer: resultado = resultado * (1,0 - (1,0 / (flotante) p));
Divida todas las apariciones de p en n.
3) Devolver resultado
A continuación se muestra la implementación de la fórmula del producto de Euler.
// C++ program to calculate Euler's // Totient Function using Euler's // product formula #include using namespace std; int phi(int n) { // Initialize result as n float result = n; // Consider all prime factors of n // and for every prime factor p, // multiply result with (1 - 1/p) for(int p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update n and result while (n % p == 0) n /= p; result *= (1.0 - (1.0 / (float)p)); } } // If n has a prime factor greater than sqrt(n) // (There can be at-most one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; //Dado que en el conjunto {1,2,....,n-1}, todos los números son primos relativos con n //si n es un número primo return (int)resultado; } // Código del controlador int main() { int n; para(norte = 1; norte<= 10; n++) { cout << 'Phi' << '(' << n << ')' << ' = ' << phi(n) <
C // C program to calculate Euler's Totient Function // using Euler's product formula #include int phi(int n) { float result = n; // Initialize result as n // Consider all prime factors of n and for every prime // factor p, multiply result with (1 - 1/p) for (int p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update n and result while (n % p == 0) n /= p; result *= (1.0 - (1.0 / (float)p)); } } // If n has a prime factor greater than sqrt(n) // (There can be at-most one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; //Dado que en el conjunto {1,2,....,n-1}, todos los números son primos relativos con n //si n es un número primo return (int)resultado; } // Programa controlador para probar la función anterior int main() { int n; para (norte = 1; norte<= 10; n++) printf('phi(%d) = %d
', n, phi(n)); return 0; }>
Java // Java program to calculate Euler's Totient // Function using Euler's product formula import java.io.*; class GFG { static int phi(int n) { // Initialize result as n float result = n; // Consider all prime factors of n and for // every prime factor p, multiply result // with (1 - 1/p) for (int p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update n and result while (n % p == 0) n /= p; result *= (1.0 - (1.0 / (float)p)); } } // If n has a prime factor greater than sqrt(n) // (There can be at-most one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; //Dado que en el conjunto {1,2,....,n-1}, todos los números son primos relativos con n //si n es un número primo return (int)resultado; } // Programa controlador para probar la función anterior public static void main(String args[]) { int n; para (norte = 1; norte<= 10; n++) System.out.println('phi(' + n + ') = ' + phi(n)); } } // This code is contributed by Nikita Tiwari.>
Python3 # Python 3 program to calculate # Euler's Totient Function # using Euler's product formula def phi(n) : result = n # Initialize result as n # Consider all prime factors # of n and for every prime # factor p, multiply result with (1 - 1 / p) p = 2 while p * p<= n : # Check if p is a prime factor. if n % p == 0 : # If yes, then update n and result while n % p == 0 : n = n // p result = result * (1.0 - (1.0 / float(p))) p = p + 1 # If n has a prime factor # greater than sqrt(n) # (There can be at-most one # such prime factor) if n>1: resultado -= resultado // n #Dado que en el conjunto {1,2,....,n-1}, todos los números son primos relativos con n #si n es un número primo return int(resultado) # Controlador programa para probar la función anterior para n en el rango (1, 11): print('phi(', n, ') = ', phi(n)) # Este código es una contribución # de Nikita Tiwari.>
C# // C# program to calculate Euler's Totient // Function using Euler's product formula using System; class GFG { static int phi(int n) { // Initialize result as n float result = n; // Consider all prime factors // of n and for every prime // factor p, multiply result // with (1 - 1 / p) for (int p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update // n and result while (n % p == 0) n /= p; result *= (float)(1.0 - (1.0 / (float)p)); } } // If n has a prime factor // greater than sqrt(n) // (There can be at-most // one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; //Dado que en el conjunto {1,2,....,n-1}, todos los números son primos relativos con n //si n es un número primo return (int)resultado; } // Código del controlador public static void Main() { int n; para (norte = 1; norte<= 10; n++) Console.WriteLine('phi(' + n + ') = ' + phi(n)); } } // This code is contributed by nitin mittal.>
JavaScript // Javascript program to calculate // Euler's Totient Function // using Euler's product formula function phi(n) { // Initialize result as n let result = n; // Consider all prime factors // of n and for every prime // factor p, multiply result // with (1 - 1/p) for (let p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is // a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update // n and result while (n % p == 0) n /= p; result *= (1.0 - (1.0 / p)); } } // If n has a prime factor greater // than sqrt(n) (There can be at-most // one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; //Dado que en el conjunto {1,2,....,n-1}, todos los números son primos relativos con n //si n es un número primo return parseInt(resultado); } // Código de controlador para (sea n = 1; n<= 10; n++) document.write(`phi(${n}) = ${phi(n)} `); // This code is contributed by _saurabh_jaiswal>
PHP <Φphp // PHP program to calculate // Euler's Totient Function // using Euler's product formula function phi($n) { // Initialize result as n $result = $n; // Consider all prime factors // of n and for every prime // factor p, multiply result // with (1 - 1/p) for ($p = 2; $p * $p <= $n; ++$p) { // Check if p is // a prime factor. if ($n % $p == 0) { // If yes, then update // n and result while ($n % $p == 0) $n /= $p; $result *= (1.0 - (1.0 / $p)); } } // If n has a prime factor greater // than sqrt(n) (There can be at-most // one such prime factor) if ($n>1) $resultado -= $resultado / $n; //Dado que en el conjunto {1,2,....,n-1}, todos los números son primos relativos con n //si n es un número primo return intval($resultado); } // Código de controlador para ($n = 1; $n<= 10; $n++) echo 'phi(' .$n. ') =' . phi($n).'
'; // This code is contributed by Sam007 Φ>>
Producción
Phi(1) = 1 Phi(2) = 1 Phi(3) = 2 Phi(4) = 2 Phi(5) = 4 Phi(6) = 2 Phi(7) = 6 Phi(8) = 4 Phi( 9) = 6 Fi(10) = 4
Complejidad del tiempo: O(Φ norte iniciar sesión norte)
Espacio Auxiliar: O(1)
Podemos evitar cálculos de punto flotante con el método anterior. La idea es contar todos los factores primos y sus múltiplos y restar este recuento de n para obtener el valor de la función totiente (los factores primos y los múltiplos de factores primos no tendrán mcd como 1)
1) Inicializar el resultado como n
2) Considere cada número 'p' (donde 'p' varía de 2 a Φ(n)).
Si p divide a n, entonces haz lo siguiente
a) Reste todos los múltiplos de p de 1 a n [todos los múltiplos de p
tendrá mcd mayor que 1 (al menos p) con n]
b) Actualice n dividiéndolo repetidamente por p.
3) Si la n reducida es mayor que 1, elimine todos los múltiplos
de n del resultado.
A continuación se muestra la implementación del algoritmo anterior.
C++ // C++ program to calculate Euler's // Totient Function #include using namespace std; int phi(int n) { // Initialize result as n int result = n; // Consider all prime factors of n // and subtract their multiples // from result for(int p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update n and result while (n % p == 0) n /= p; result -= result / p; } } // If n has a prime factor greater than sqrt(n) // (There can be at-most one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; resultado de devolución; } // Código del controlador int main() { int n; para(norte = 1; norte<= 10; n++) { cout << 'Phi' << '(' << n << ')' << ' = ' << phi(n) << endl; } return 0; } // This code is contributed by koulick_sadhu>
C // C program to calculate Euler's Totient Function #include int phi(int n) { int result = n; // Initialize result as n // Consider all prime factors of n and subtract their // multiples from result for (int p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update n and result while (n % p == 0) n /= p; result -= result / p; } } // If n has a prime factor greater than sqrt(n) // (There can be at-most one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; resultado de devolución; } // Programa controlador para probar la función anterior int main() { int n; para (norte = 1; norte<= 10; n++) printf('phi(%d) = %d
', n, phi(n)); return 0; }>
Java // Java program to calculate // Euler's Totient Function import java.io.*; class GFG { static int phi(int n) { // Initialize result as n int result = n; // Consider all prime factors // of n and subtract their // multiples from result for (int p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is // a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update // n and result while (n % p == 0) n /= p; result -= result / p; } } // If n has a prime factor // greater than sqrt(n) // (There can be at-most // one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; resultado de devolución; } // Código del controlador public static void main (String[] args) { int n; para (norte = 1; norte<= 10; n++) System.out.println('phi(' + n + ') = ' + phi(n)); } } // This code is contributed by ajit>
Python3 # Python3 program to calculate # Euler's Totient Function def phi(n): # Initialize result as n result = n; # Consider all prime factors # of n and subtract their # multiples from result p = 2; while(p * p <= n): # Check if p is a # prime factor. if (n % p == 0): # If yes, then # update n and result while (n % p == 0): n = int(n / p); result -= int(result / p); p += 1; # If n has a prime factor # greater than sqrt(n) # (There can be at-most # one such prime factor) if (n>1): resultado -= int(resultado/n); resultado de devolución; # Código de controlador para n en rango(1, 11): print('phi(',n,') =', phi(n)); # Este código es aportado # por mits>
C# // C# program to calculate // Euler's Totient Function using System; class GFG { static int phi(int n) { // Initialize result as n int result = n; // Consider all prime // factors of n and // subtract their // multiples from result for (int p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is // a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then update // n and result while (n % p == 0) n /= p; result -= result / p; } } // If n has a prime factor // greater than sqrt(n) // (There can be at-most // one such prime factor) if (n>1) resultado -= resultado / n; resultado de devolución; } // Código del controlador static public void Main () { int n; para (norte = 1; norte<= 10; n++) Console.WriteLine('phi(' + n + ') = ' + phi(n)); } } // This code is contributed // by akt_mit>
JavaScript // Javascript program to calculate // Euler's Totient Function function phi(n) { // Initialize // result as n let result = n; // Consider all prime // factors of n and subtract // their multiples from result for (let p = 2; p * p <= n; ++p) { // Check if p is // a prime factor. if (n % p == 0) { // If yes, then // update n and result while (n % p == 0) n = parseInt(n / p); result -= parseInt(result / p); } } // If n has a prime factor // greater than sqrt(n) // (There can be at-most // one such prime factor) if (n>1) resultado -= parseInt(resultado/n); resultado de devolución; } // Código de controlador para (sea n = 1; n<= 10; n++) document.write(`phi(${n}) = ${phi(n)} `); // This code is contributed // by _saurabh_jaiswal>
PHP <Φphp // PHP program to calculate // Euler's Totient Function function phi($n) { // Initialize // result as n $result = $n; // Consider all prime // factors of n and subtract // their multiples from result for ($p = 2; $p * $p <= $n; ++$p) { // Check if p is // a prime factor. if ($n % $p == 0) { // If yes, then // update n and result while ($n % $p == 0) $n = (int)$n / $p; $result -= (int)$result / $p; } } // If n has a prime factor // greater than sqrt(n) // (There can be at-most // one such prime factor) if ($n>1) $resultado -= (int)$resultado / $n; devolver $resultado; } // Código de controlador para ($n = 1; $n<= 10; $n++) echo 'phi(', $n,') =', phi($n), '
'; // This code is contributed // by ajit Φ>>
Producción
Phi(1) = 1 Phi(2) = 1 Phi(3) = 2 Phi(4) = 2 Phi(5) = 4 Phi(6) = 2 Phi(7) = 6 Phi(8) = 4 Phi( 9) = 6 Fi(10) = 4
Complejidad del tiempo: O(Φ norte iniciar sesión norte)
Espacio Auxiliar: O(1)
Tomemos un ejemplo para comprender el algoritmo anterior.
norte = 10.
Inicializar: resultado = 10
2 es un factor primo, entonces n = n/i = 5, resultado = 5
3 no es un factor primo.
El bucle for se detiene después de 3 ya que 4*4 no es menor o igual
a 10.
Después del bucle for, resultado = 5, n = 5
Como n> 1, resultado = resultado - resultado/n = 4
Algunas propiedades interesantes de la función Totiente de Euler
1) Para número primo p ,
Prueba :
Ejemplos:
2) Para dos números primos a y b
Prueba :
Ejemplos:
3) Para un número primo p ,
cadena de concatenación en java
Prueba :
Ejemplos:
4) Para dos numeros a y b
Caso especial: mcd(a, b) = 1
Ejemplos:
Caso especial :
5) La suma de los valores de las funciones tocientes de todos los divisores de n es igual a n.
Ejemplos:
norte = 6
factores = {1, 2, 3, 6}
norte =
6) La característica más famosa e importante se expresa en teorema de euler :
El teorema establece que si n y a son coprimos
(o primos relativos) enteros positivos, entonces
aΦ(norte)Φ 1 (mod n)
El criptosistema RSA se basa en este teorema:
En el caso particular en el que m es primo, digamos p, el teorema de Euler se convierte en el llamado El pequeño teorema de Fermat :
ap-1Φ 1 (contra p)
7) El número de generadores de un grupo cíclico finito bajo la adición de módulo n es Φ(n) .
Artículo relacionado:
Función Totient de Euler para todos los números menores o iguales a n
Función Euler Totient optimizada para múltiples evaluaciones
Referencias:
http://e-maxx.ru/algo/euler_function
http://en.wikipedia.org/wiki/Euler%27s_totient_function
https://cp-algorithms.com/algebra/phi-function.html
http://mathcenter.oxford.memory.edu/site/math125/chineseRemainderTheorem/