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
下面是Eratosthenes的一个numpy版本，具有良好的复杂度(低于排序长度为n的数组)和向量化。与@unutbu相比，用46微秒就可以找到100万以下的所有质数。
import numpy as np
def generate_primes(n):
is_prime = np.ones(n+1,dtype=bool)
is_prime[0:2] = False
for i in range(int(n**0.5)+1):
if is_prime[i]:
is_prime[i**2::i]=False
return np.where(is_prime)[0]
计时:
import time
for i in range(2,10):
timer =time.time()
generate_primes(10**i)
print('n = 10^',i,' time =', round(time.time()-timer,6))
>> n = 10^ 2 time = 5.6e-05
>> n = 10^ 3 time = 6.4e-05
>> n = 10^ 4 time = 0.000114
>> n = 10^ 5 time = 0.000593
>> n = 10^ 6 time = 0.00467
>> n = 10^ 7 time = 0.177758
>> n = 10^ 8 time = 1.701312
>> n = 10^ 9 time = 19.322478
这是问题解的一种变化应该比问题本身更快。它使用埃拉托色尼的静态筛，没有其他优化。
from typing import List
def list_primes(limit: int) -> List[int]:
primes = set(range(2, limit + 1))
for i in range(2, limit + 1):
if i in primes:
primes.difference_update(set(list(range(i, limit + 1, i))[1:]))
return sorted(primes)
>>> list_primes(100)
[2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97]
这里有一个来自Python Cookbook的非常简洁的示例——该URL的最快版本是:
import itertools
def erat2( ):
D = { }
yield 2
for q in itertools.islice(itertools.count(3), 0, None, 2):
p = D.pop(q, None)
if p is None:
D[q*q] = q
yield q
else:
x = p + q
while x in D or not (x&1):
x += p
D[x] = p
这就给出了
def get_primes_erat(n):
return list(itertools.takewhile(lambda p: p<n, erat2()))
在shell提示符(正如我喜欢做的那样)中测量这段代码在pri.py中，我观察到:
$ python2.5 -mtimeit -s'import pri' 'pri.get_primes(1000000)'
10 loops, best of 3: 1.69 sec per loop
$ python2.5 -mtimeit -s'import pri' 'pri.get_primes_erat(1000000)'
10 loops, best of 3: 673 msec per loop
所以看起来食谱解决方案的速度是原来的两倍多。
