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LeetCode計數質數Swift

統計所有小於非負整數n的質數的數量。

示例 1:

輸入:n = 10
輸出:4
解釋:小於 10 的質數一共有 4 個, 它們是 2, 3, 5, 7


示例 2:

輸入:n = 0
輸出:0


示例 3:

輸入:n = 1
輸出:0

提示:

0 <= n <= 5 * 106

思路一:質數,只能被1和本身整除。

    //求n以內的質數
    func countPrimes1(_ n: Int) -> Int {
        if n < 3 {
            return 0
        }
        if n == 3 {
            
return 1 } var array:[Int] = [2] for i in 3 ... n - 1 { //預設是質數 var flag = true for j in 2 ... i - 1 { if i % j == 0 { //能整除就是合數 flag = false break } }
if flag == true { array.append(i) } } print(array) return array.count }

優化一:大於2的偶數肯定是合數,先過濾掉。然後除以2到i的平方根即可。

   //求n以內的質數
    func countPrimes4(_ n: Int) -> Int {
        if n < 3 {
            return 0
        }
        if n == 3 {
            
return 1 } if n == 4 || n == 5 { return 2 } var array:[Int] = [2,3] for i in 5 ... n - 1 { if i % 2 == 0 { //偶數肯定是合數 continue } //預設是質數 var flag = true //如果一個合數,那它除了1和他本身一定還有別的約數,假如這個數是num,num=m*n 一定可以分解為兩個整數相乘,設一個命題 ,num可以分解為兩個數相乘且這兩個數都大於num在平方根,m>sqrt(num) n>sqrt(num) 根據數學知識可以知道m*n>num 這與命題相反,所以命題是假的。所以合數一定至少有一個不大於sqrt(num)約數,只要找到這個數就可以了。 let value = Int(sqrt(Double(i))) for j in 2 ... value { if j % 2 == 0 { //偶數肯定是合數 continue } if i % j == 0 { //能整除就是合數 flag = false break } } if flag == true { array.append(i) } } return array.count }

思路二:效能很高

1. 厄拉多塞篩法
西元前250年,希臘數學家厄拉多塞(Eeatosthese)想到了一個非常美妙的質數篩法,減少了逐一檢查每個數的的步驟,可以比較簡單的從一大堆數字之中,篩選出質數來,這方法被稱作厄拉多塞篩法(Sieve of Eeatosthese)。

具體操作:先將 2~n 的各個數放入表中,然後在2的上面畫一個圓圈,劃去2的其他倍數;第一個既未畫圈又沒有被劃去的數是3,將它畫圈,劃去3的其他倍數;現在既未畫圈又沒有被劃去的第一個數 是 5,將它畫圈,並劃去5的其他倍數……依次類推,一直到所有小於或等於 n 的各數都畫了圈或劃去為止。這時,表中畫了圈的以及未劃去的那些數正好就是小於 n 的素數。

分析:整個過程就是不停的畫圈,最後沒有被圈住的就是我們要的質數

class Solution {
    func countPrimes(_ n: Int) -> Int {
        if n < 3 {
            return 0
        }
        var data = [Bool](repeating: true, count: n)
        var count = 0

        for i in 2..<n {
            if data[i] {
              var j = i*2
              while j<n {
                data[j] = false
                j+=i
              }
              count+=1
            }
        }
        return count
    }
}