这是我能想到的最好的算法。
def get_primes(n):
numbers = set(range(n, 1, -1))
primes = []
while numbers:
p = numbers.pop()
primes.append(p)
numbers.difference_update(set(range(p*2, n+1, p)))
return primes
>>> timeit.Timer(stmt='get_primes.get_primes(1000000)', setup='import get_primes').timeit(1)
1.1499958793645562
还能做得更快吗?
这段代码有一个缺陷:由于numbers是一个无序集，不能保证numbers.pop()将从集合中移除最低的数字。尽管如此，它还是适用于(至少对我来说)一些输入数字:
>>> sum(get_primes(2000000))
142913828922L
#That's the correct sum of all numbers below 2 million
>>> 529 in get_primes(1000)
False
>>> 529 in get_primes(530)
True
从2021年的答案开始，我还没有发现二进制数组方法对10亿以下的质数有利。
但我可以用几个技巧将质数从2加速到接近x2:
使用numexpr库将numpy表达式转换为分配较少的紧循环
取代np。有更快的选择
以某种方式操作筛选的前9个元素，因此不需要改变数组的形状
总之，在我的机器上，质数< 10亿的时间从25秒变成了14.5秒
import numexpr as ne
import numpy as np
def primesfrom2to_numexpr(n):
# https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/3035188#3035188
""" Input n>=24, Returns a array of primes, 2 <= p < n + a few over"""
sieve = np.zeros((n // 3 + (n % 6 == 2))//4+1, dtype=np.int32)
ne.evaluate('sieve + 0x01010101', out=sieve)
sieve = sieve.view('int8')
#sieve = np.ones(n // 3 + (n % 6 == 2), dtype=np.bool_)
sieve[0] = 0
for i in np.arange(int(n ** 0.5) // 3 + 1):
if sieve[i]:
k = 3 * i + 1 | 1
sieve[((k * k) // 3)::2 * k] = 0
sieve[(k * k + 4 * k - 2 * k * (i & 1)) // 3::2 * k] = 0
sieve[[0,8]] = 1
result = np.flatnonzero(sieve)
ne.evaluate('result * 3 + 1 + result%2', out=result)
result[:9] = [2,3,5,7,11,13,17,19,23]
return result
这是使用存储列表查找质数的一种优雅而简单的解决方案。从4个变量开始，你只需要测试除数的奇数质数，你只需要测试你要测试的质数的一半(测试9,11,13是否能整除17没有意义)。它将先前存储的质数作为除数进行测试。
# Program to calculate Primes
primes = [1,3,5,7]
for n in range(9,100000,2):
for x in range(1,(len(primes)/2)):
if n % primes[x] == 0:
break
else:
primes.append(n)
print primes
从2021年的答案开始，我还没有发现二进制数组方法对10亿以下的质数有利。
但我可以用几个技巧将质数从2加速到接近x2:
使用numexpr库将numpy表达式转换为分配较少的紧循环
取代np。有更快的选择
以某种方式操作筛选的前9个元素，因此不需要改变数组的形状
总之，在我的机器上，质数< 10亿的时间从25秒变成了14.5秒
import numexpr as ne
import numpy as np
def primesfrom2to_numexpr(n):
# https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/3035188#3035188
""" Input n>=24, Returns a array of primes, 2 <= p < n + a few over"""
sieve = np.zeros((n // 3 + (n % 6 == 2))//4+1, dtype=np.int32)
ne.evaluate('sieve + 0x01010101', out=sieve)
sieve = sieve.view('int8')
#sieve = np.ones(n // 3 + (n % 6 == 2), dtype=np.bool_)
sieve[0] = 0
for i in np.arange(int(n ** 0.5) // 3 + 1):
if sieve[i]:
k = 3 * i + 1 | 1
sieve[((k * k) // 3)::2 * k] = 0
sieve[(k * k + 4 * k - 2 * k * (i & 1)) // 3::2 * k] = 0
sieve[[0,8]] = 1
result = np.flatnonzero(sieve)
ne.evaluate('result * 3 + 1 + result%2', out=result)
result[:9] = [2,3,5,7,11,13,17,19,23]
return result
这里是最快的函数之一的两个更新版本(纯Python 3.6)，
from itertools import compress
def rwh_primes1v1(n):
""" Returns a list of primes < n for n > 2 """
sieve = bytearray([True]) * (n//2)
for i in range(3,int(n**0.5)+1,2):
if sieve[i//2]:
sieve[i*i//2::i] = bytearray((n-i*i-1)//(2*i)+1)
return [2,*compress(range(3,n,2), sieve[1:])]
def rwh_primes1v2(n):
""" Returns a list of primes < n for n > 2 """
sieve = bytearray([True]) * (n//2+1)
for i in range(1,int(n**0.5)//2+1):
if sieve[i]:
sieve[2*i*(i+1)::2*i+1] = bytearray((n//2-2*i*(i+1))//(2*i+1)+1)
return [2,*compress(range(3,n,2), sieve[1:])]
下面是我在Python中通常用来生成质数的代码:
$ python -mtimeit -s'import sieve' 'sieve.sieve(1000000)'
10 loops, best of 3: 445 msec per loop
$ cat sieve.py
from math import sqrt
def sieve(size):
prime=[True]*size
rng=xrange
limit=int(sqrt(size))
for i in rng(3,limit+1,+2):
if prime[i]:
prime[i*i::+i]=[False]*len(prime[i*i::+i])
return [2]+[i for i in rng(3,size,+2) if prime[i]]
if __name__=='__main__':
print sieve(100)
它不能与这里发布的更快的解决方案竞争，但至少它是纯python。
谢谢你提出这个问题。我今天真的学到了很多东西。
