エラトステネスの篩（Python編）

指定された整数以下に存在する素数を見つけるアルゴリズム

手順

1. 連番リストの先頭を取得
2. 連番を倍数リストに格納
3. 連番リストから連番の倍数を除去
4. 3を連番リストの末端まで繰り返す
5. 1-4を、連番リストの先頭が入力値の平方根以上になるまで繰り返す
6. 連番リストと倍数リストに残った数値が素数

通常コード

# coding: utf-8

import sys
import math


if __name__ == '__main__':
    # 標準入力
    # 1行に数値を1つ入力
    # 入力終了は Ctrl + Z を押して Enter (for Windows)
    input_list = sys.stdin.readlines()

    for num in input_list:
        num = int(num.replace('\n', ''))

        if 2 > num:
            continue

        # 1. 入力値の連番リストを作成
        # 2, 3, 5の倍数はあらかじめ除去
        multiple_list = [2, 3, 5]
        serial_number_list = [r for r in range(2, num + 1) if r % 2 != 0 and r % 3 != 0 and r % 5]
                
        # 5. 連番リストの先頭が、入力値の平方根以上で終了
        while math.sqrt(num) >= serial_number_list[0]:

            # 2. 連番を倍数リストに格納
            multiple_list.append(serial_number_list[0])
                        
            # 4. 連番リストの末端まで繰り返す
            for serial_number in range(serial_number_list[0], serial_number_list[- 1] + 1,  serial_number_list[0]):
        
                if serial_number in serial_number_list:
                    
                    # 3. 連番リストから連番の倍数を除去
                    serial_number_list.remove(serial_number)

        # 6. 連番リストと倍数リストに残った数値が素数
        print(multiple_list + serial_number_list)

高速バージョン

• 連番はインデックスで管理
• 素数かどうかをbooleanで管理

import math


def sieve_of_erastosthenes(num):
    input_list = [False if i % 2 == 0 or i % 3 == 0 or i % 5 == 0 else True for i in range(num)]
    input_list[0] = input_list[1] = False
    input_list[2] = input_list[3] = input_list[5] = True
    sqrt = math.sqrt(num)

    for serial in range(3, num, 2):
        
        if serial >= sqrt:
            return input_list

        for s in range(serial ** 2, num, serial): 
            input_list[s] = False


if __name__ == '__main__':
    while True:
        try:
            n = int(input())
        except:
            break
        
        input_list = sieve_of_erastosthenes(n)
        prime_list = [i for i, b in enumerate(input_list) if b == True]
        print(prime_list)
        print(sum(prime_list))

参考

Wikipedia - エラトステネスの篩
peria.jp - エラトステネスの篩
エラトステネスの篩を頑張って高速化する