シクシク素数列 Advent Calendar 2018 Java編 #Java

この記事は「シクシク素数列 Advent Calendar 2018」2日目になります。

詳細はアドベントカレンダーの該当ページを見ていただくとして、ざっくり問題内容をまとめておくと「100以下の正の整数Nがあたえられたとき、N番目までの"シクシク素数"を求め、カンマ区切りで出力しなさい」というもの。"シクシク素数"とは数値に4または9を素数を指しています。

単純な問題なので、解法はいろいろあると思いますが、とりあえずは以下のような外部仕様を満たすAPIがあれば、これを組み合わせて、問題の答えが出せそうです。

hasFourOrNine: 自然数xが引数として与えられたとき、xに4または9が含まれている場合はtrue、それ以外はfalseを返す。
isPrime: 自然数xが引数として与えられたとき、xが素数ならばtrue、それ以外はfalseを返す。
solve: 100以下の自然数nが引数として与えられたとき、n番目までの"シクシク素数"をカンマ区切りで連結した文字列を返す。

さて実装に移っていくわけですが、Java6やJava7あたりのやや古いバージョンのJavaであれば、以下のように書いていたはずです(もっとも「やや古い」とはいうものの、Java製のシステムは概して長持ちなので、このぐらいの古さのバージョンであれば、現役で動いているものも多いと思います……)

Main1.java


public class Main1 {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 100;
        System.out.println(solve(n));
    }

    public static String solve(int n) {
        StringBuilder answer = new StringBuilder();
        for (int x = 1; n > 0; x++) {
            if (isPrime(x) && hasFourOrNine(x)) {
                answer.append(x);
                if (--n > 0) {
                    answer.append(",");
                }
            }
        }
        return answer.toString();
    }

    public static boolean hasFourOrNine(int x) {
        while (x > 0) {
            int i = x % 10;
            if (i == 4 || i == 9) {
                return true;
            }
            x /= 10;
        }
        return false;
    }

    public static boolean isPrime(int x) {
        if (x < 2) {
            return false;
        }

        for (int i = 2; i <= Math.sqrt(x); i++) {
            if (x % i == 0) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
}

上記の例は手続き型プログラミングの色合いが強く、全体的な見た目としては縦長になります。では外部仕様を変更することなく、今日現在のJavaの最新バージョンである11らしく書き換えてみましょう (もっともJava11らしい機能はまったく使っていませんが……)

Main2.java

import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;

public class Main2 {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 100;
        System.out.println(solve(n));
    }

    public static String solve(int n) {
        return IntStream.iterate(1, x -> x + 1)
                        .filter(Main2::isPrime)
                        .filter(Main2::hasFourOrNine)
                        .mapToObj(String::valueOf)
                        .limit(n)
                        .collect(Collectors.joining(","));
    }

    public static boolean hasFourOrNine(int x) {
        return IntStream.iterate(x, i -> i > 0, i -> i / 10)
                        .map(i -> i % 10)
                        .anyMatch(i -> i == 4 || i == 9);
    }

    public static boolean isPrime(int x) {
        return x >= 2 && IntStream.rangeClosed(2, (int)Math.sqrt(x)).allMatch(i -> x % i != 0);
    }
}

Stream APIやラムダ式を多用することで、縦の長さはぐっと縮まり、全体として横長のコードが出来上がりました。関数型プログラミングといえるほどではありませんが、少なくともそのパラダイムの一部が導入されています。

プログラミングをするうえで大事にしたいのが「可読性」--ですが、この程度の長さだと可読性うんぬんという感じではないですね……。ただ個人的に書いていて楽しい・気持ちいいのは後者。メソッドチェーンは癖になる(´・ω・｀)

最後にn=100の場合の問題の解答を以下に示します。ただし問題の指定では「カンマ区切り」でしたが、読みやすさの都合上、以下では「改行区切り」で示します。ご了承ください。