列出N以下所有质数的最快方法

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

当前回答

使用Sundaram的Sieve，我想我打破了pure-Python的记录:

def sundaram3(max_n):
    numbers = range(3, max_n+1, 2)
    half = (max_n)//2
    initial = 4

    for step in xrange(3, max_n+1, 2):
        for i in xrange(initial, half, step):
            numbers[i-1] = 0
        initial += 2*(step+1)

        if initial > half:
            return [2] + filter(None, numbers)

Comparasion:

C:\USERS>python -m timeit -n10 -s "import get_primes" "get_primes.get_primes_erat(1000000)"
10 loops, best of 3: 710 msec per loop

C:\USERS>python -m timeit -n10 -s "import get_primes" "get_primes.daniel_sieve_2(1000000)"
10 loops, best of 3: 435 msec per loop

C:\USERS>python -m timeit -n10 -s "import get_primes" "get_primes.sundaram3(1000000)"
10 loops, best of 3: 327 msec per loop

2010-01-15 16:50:02

其他回答

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]

2020-08-15 16:35:56

下面是一个使用python的列表推导式生成质数的有趣技术(但不是最有效的):

noprimes = [j for i in range(2, 8) for j in range(i*2, 50, i)]
primes = [x for x in range(2, 50) if x not in noprimes]

2018-02-06 14:10:27

我猜最快的方法是在代码中硬编码质数。

因此，为什么不编写一个缓慢的脚本，生成另一个源文件，其中包含所有数字，然后在运行实际程序时导入该源文件呢?

当然，只有当你在编译时知道N的上限时，这才有效，但这是(几乎)所有项目欧拉问题的情况。

PS:我可能错了，虽然解析源的硬连接质数比计算它们要慢，但据我所知，Python是从编译的.pyc文件运行的，所以在这种情况下，读取一个包含所有质数到N的二进制数组应该是非常快的。

2010-01-25 01:21:22

如果你不想重新发明轮子，你可以安装符号数学库symphony(是的，它与Python 3兼容)

pip install sympy

然后使用质数函数

from sympy import sieve
primes = list(sieve.primerange(1, 10**6))

2015-07-04 14:06:49

使用Sundaram的Sieve，我想我打破了pure-Python的记录:

def sundaram3(max_n):
    numbers = range(3, max_n+1, 2)
    half = (max_n)//2
    initial = 4

    for step in xrange(3, max_n+1, 2):
        for i in xrange(initial, half, step):
            numbers[i-1] = 0
        initial += 2*(step+1)

        if initial > half:
            return [2] + filter(None, numbers)

Comparasion:

C:\USERS>python -m timeit -n10 -s "import get_primes" "get_primes.get_primes_erat(1000000)"
10 loops, best of 3: 710 msec per loop

C:\USERS>python -m timeit -n10 -s "import get_primes" "get_primes.daniel_sieve_2(1000000)"
10 loops, best of 3: 435 msec per loop

C:\USERS>python -m timeit -n10 -s "import get_primes" "get_primes.sundaram3(1000000)"
10 loops, best of 3: 327 msec per loop

2010-01-15 16:50:02

列出N以下所有质数的最快方法

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