Самый быстрый способ перечислить все начала ниже N

Самым простым путем я нашел выполнения, это:

primes = []
for n in range(low, high + 1):
    if all(n % i for i in primes):
        primes.append(n)

Для действительно быстрого решения с достаточно большим числом N было бы загрузить предварительно рассчитанный список простых чисел , сохранить его как кортеж и сделать что-то вроде:

for pos,i in enumerate(primes):
    if i > N:
        print primes[:pos]

Если N > простые числа [-1] только то вычислите больше простых чисел и сохраните новый список в коде

Всегда думайте вне коробки.

Для самого быстрого кода NUMPY-раствор является лучшим. Однако для чисто академических причин я размещаю свою чистую версию Python, которая немного менее чем на 50% быстрее, чем версия поваренной книги, опубликованная выше. Поскольку я делаю весь список в памяти, вам нужно достаточно места, чтобы держать все, но, похоже, масштабируется довольно хорошо.

def daniel_sieve_2(maxNumber):
    """
    Given a number, returns all numbers less than or equal to
    that number which are prime.
    """
    allNumbers = range(3, maxNumber+1, 2)
    for mIndex, number in enumerate(xrange(3, maxNumber+1, 2)):
        if allNumbers[mIndex] == 0:
            continue
        # now set all multiples to 0
        for index in xrange(mIndex+number, (maxNumber-3)/2+1, number):
            allNumbers[index] = 0
    return [2] + filter(lambda n: n!=0, allNumbers)

И результаты:

>>>mine = timeit.Timer("daniel_sieve_2(1000000)",
...                    "from sieves import daniel_sieve_2")
>>>prev = timeit.Timer("get_primes_erat(1000000)",
...                    "from sieves import get_primes_erat")
>>>print "Mine: {0:0.4f} ms".format(min(mine.repeat(3, 1))*1000)
Mine: 428.9446 ms
>>>print "Previous Best {0:0.4f} ms".format(min(prev.repeat(3, 1))*1000)
Previous Best 621.3581 ms

Использование Сито Сандарама , я думаю, я сломал запись чистопитона:

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)

Сравнение:

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

Real Robocode скоро получит плагин для работающих роботов .NET. Мне потребовалось 2 года, чтобы добиться этого. Первый год потратил на рефакторинг оригинального Робокода. Второй на Java - мост .NET . И есть альфа-биты . Этот подход имеет то преимущество, что вы можете бороться с лучшими роботами Java. В роботах есть большое сокровище.

Инструкция в SQLite FAQ, как я ее прочитал, является всего лишь комментарием о том, насколько сложной может быть многопоточность для непосвященных. Это мнение автора, и оно может быть действительным. Но высказывание вас никогда не должно использовать нити, выбрасывает ребенка с водой, в мой мнение. Резьба - это инструмент. Как и все инструменты, их можно использовать и злоупотреблять ими. Я могу прочитать его бумагу и быть уверенным, что нити - дьявол, но я успешно их использовал, не убивая котят.

Имейте в виду, что SQLite написан, чтобы быть как можно более легким и простым в понимании (с точки зрения кодирования), поэтому я бы предположил, что многопоточность является своего рода антитезой для этого легкого подхода.

Также SQLite не предназначен для использования в среде с высокой степенью параллелизма. Если у вас есть один из них, вам может быть лучше работать с более корпоративной базой данных, такой как Postgres.

Алгоритм быстрый, но имеет серьезный недостаток:

>>> sorted(get_primes(530))
[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, 101, 103, 107, 109, 113, 127, 131, 137, 139, 149, 151, 157, 163,
167, 173, 179, 181, 191, 193, 197, 199, 211, 223, 227, 229, 233, 239, 241, 251,
257, 263, 269, 271, 277, 281, 283, 293, 307, 311, 313, 317, 331, 337, 347, 349,
353, 359, 367, 373, 379, 383, 389, 397, 401, 409, 419, 421, 431, 433, 439, 443,
449, 457, 461, 463, 467, 479, 487, 491, 499, 503, 509, 521, 523, 527, 529]
>>> 17*31
527
>>> 23*23
529

Вы предполагаете, что numbers.pop () возвращает наименьшее число в наборе, но это вовсе не гарантировано. Наборы неупорядочены и pop () удаляет и возвращает произвольный элемент, поэтому его нельзя использовать для выбора следующего простого числа из оставшихся чисел.

Если у вас есть контроль над N, самым быстрым способом перечислять все простые простые простые простые преобладания. Серьезно. Предварительное сопротивление - это способ упускать из виду оптимизацию.

Детерминистическая реализация теста Миллера-Рабина на первичность в предположении, что N < 9,080,191

import sys
import random

def miller_rabin_pass(a, n):
    d = n - 1
    s = 0
    while d % 2 == 0:
        d >>= 1
        s += 1

    a_to_power = pow(a, d, n)
    if a_to_power == 1:
        return True
    for i in xrange(s-1):
        if a_to_power == n - 1:
            return True
        a_to_power = (a_to_power * a_to_power) % n
    return a_to_power == n - 1


def miller_rabin(n):
    for a in [2, 3, 37, 73]:
      if not miller_rabin_pass(a, n):
        return False
    return True


n = int(sys.argv[1])
primes = [2]
for p in range(3,n,2):
  if miller_rabin(p):
    primes.append(p)
print len(primes)

Согласно статье в Википедии (http://en.wikipedia.org/wiki/Miller-Rabin_primality_test-Rabin_primality_test) тестирование N < 9,080,191 на a = 2,3,37, а 73 достаточно для того, чтобы решить, является ли N композитным или нет.

И я адаптировал исходный код из найденной здесь вероятностной реализации оригинального теста Миллера-Рабина: http://en.literateprograms.org/Miller-Rabin_primality_test_(Python)

Есть довольно аккуратный образец из кулинарной книги Python здесь - самая быстрая версия, предложенная на этом URL, является:

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

так, что дало бы

def get_primes_erat(n):
  return list(itertools.takewhile(lambda p: p<n, erat2()))

измерения в приглашении оболочки (как я предпочитаю Сделайте) С помощью этого кода в PRI.PY я наблюдаю:

$ 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

Так выглядит так, как будто поваренное решение начнется в два раза больше.

Вот код, который я обычно использую для генерации простых чисел в Python:

$ python -mtimeit -s'import sieve' 'sieve.sieve(1000000)' 
10 loops, best of 3: 445 msec per loop
$ cat sieve.py
from math import sqrt

def sieve(size):
 prime=[True]*size
 rng=xrange
 limit=int(sqrt(size))

 for i in rng(3,limit+1,+2):
  if prime[i]:
   prime[i*i::+i]=[False]*len(prime[i*i::+i])

 return [2]+[i for i in rng(3,size,+2) if prime[i]]

if __name__=='__main__':
 print sieve(100)

Он не может конкурировать с более быстрыми решениями, размещенными здесь, но, по крайней мере, это чистый Python.

Спасибо за размещение этого вопроса. Я очень многому научился сегодня.

Я предполагаю, что самый быстрый из всех способов - это жестко закодировать простые числа в вашем коде. .

Так почему бы просто не написать медленный скрипт, который генерирует другой исходный файл, в котором зашиты все числа, а затем импортировать этот исходный файл при запуске вашей реальной программы.

Конечно, это работает только в том случае, если вы знаете верхнюю границу N во время компиляции, но это так (почти) для всех проблем Эйлера проекта.

PS: Я могу ошибаться, хотя если и и только анализ исходного кода с жестко зашитыми простыми числами будет медленнее, чем их первоначальное вычисление, но насколько я знаю, Python запускается из скомпилированного .pyc , поэтому чтение двоичного массива со всеми простыми числами до N в этом случае должно быть чертовски быстрым.

Более быстрый и более экономичный по памяти код на чистом Python:

def primes(n):
    """ Returns  a list of primes < n """
    sieve = [True] * n
    for i in range(3,int(n**0.5)+1,2):
        if sieve[i]:
            sieve[i*i::2*i]=[False]*((n-i*i-1)//(2*i)+1)
    return [2] + [i for i in range(3,n,2) if sieve[i]]

или начиная с половины сита

def primes1(n):
    """ Returns  a list of primes < n """
    sieve = [True] * (n//2)
    for i in range(3,int(n**0.5)+1,2):
        if sieve[i//2]:
            sieve[i*i//2::i] = [False] * ((n-i*i-1)//(2*i)+1)
    return [2] + [2*i+1 for i in range(1,n//2) if sieve[i]]

Более быстрый и более экономичный по памяти код на numpy:

import numpy
def primesfrom3to(n):
    """ Returns a array of primes, 3 <= p < n """
    sieve = numpy.ones(n//2, dtype=numpy.bool)
    for i in range(3,int(n**0.5)+1,2):
        if sieve[i//2]:
            sieve[i*i//2::i] = False
    return 2*numpy.nonzero(sieve)[0][1::]+1

более быстрый вариант, начиная с трети сита:

import numpy
def primesfrom2to(n):
    """ Input n>=6, Returns a array of primes, 2 <= p < n """
    sieve = numpy.ones(n//3 + (n%6==2), dtype=numpy.bool)
    for i in range(1,int(n**0.5)//3+1):
        if sieve[i]:
            k=3*i+1|1
            sieve[       k*k//3     ::2*k] = False
            sieve[k*(k-2*(i&1)+4)//3::2*k] = False
    return numpy.r_[2,3,((3*numpy.nonzero(sieve)[0][1:]+1)|1)]

Более быстрая (трудно поддающаяся кодированию) версия вышеприведенного кода на чистом Python:

def primes2(n):
    """ Input n>=6, Returns a list of primes, 2 <= p < n """
    n, correction = n-n%6+6, 2-(n%6>1)
    sieve = [True] * (n//3)
    for i in range(1,int(n**0.5)//3+1):
      if sieve[i]:
        k=3*i+1|1
        sieve[      k*k//3      ::2*k] = [False] * ((n//6-k*k//6-1)//k+1)
        sieve[k*(k-2*(i&1)+4)//3::2*k] = [False] * ((n//6-k*(k-2*(i&1)+4)//6-1)//k+1)
    return [2,3] + [3*i+1|1 for i in range(1,n//3-correction) if sieve[i]]

К сожалению, pure-python не принимает более простой и быстрый способ numpy для выполнения присваивания, и вызов len() внутри цикла, как в [False]*len(sieve[((k*k)//3)::2*k]), слишком медленный. Поэтому мне пришлось импровизировать, чтобы исправить ввод (и избежать еще большего количества математики) и сделать несколько экстремальных (и болезненных) математических махинаций.

Лично я думаю, что это позор, что numpy (который так широко используется) не является частью стандартной библиотеки Python, и что улучшения в синтаксисе и скорости, кажется, полностью игнорируются разработчиками Python.

Извините за беспокойство, но у erat2 () есть серьезный недостаток в алгоритме.

При поиске следующей композиции нам нужно проверять только нечетные числа. q, p оба нечетные; тогда q + p четно и не требует проверки, но q + 2 * p всегда нечетно. Это исключает проверку «если даже» в условии цикла while и экономит около 30% времени выполнения.

Раз уж мы это делаем: вместо элегантного 'D.pop (q, None)' метод получения и удаления используйте 'if q in D: p = D [q], del D [q]', который является вдвое быстрее! По крайней мере, на моей машине (P3-1Ghz). Поэтому я предлагаю следующую реализацию этого умного алгоритма:

def erat3( ):
    from itertools import islice, count

    # q is the running integer that's checked for primeness.
    # yield 2 and no other even number thereafter
    yield 2
    D = {}
    # no need to mark D[4] as we will test odd numbers only
    for q in islice(count(3),0,None,2):
        if q in D:                  #  is composite
            p = D[q]
            del D[q]
            # q is composite. p=D[q] is the first prime that
            # divides it. Since we've reached q, we no longer
            # need it in the map, but we'll mark the next
            # multiple of its witnesses to prepare for larger
            # numbers.
            x = q + p+p        # next odd(!) multiple
            while x in D:      # skip composites
                x += p+p
            D[x] = p
        else:                  # is prime
            # q is a new prime.
            # Yield it and mark its first multiple that isn't
            # already marked in previous iterations.
            D[q*q] = q
            yield q

Я нашел чистый Python 2 главным генератором здесь в комментарии Пользы Willy, которая быстрее, чем rwh2_primes.

def primes235(limit):
yield 2; yield 3; yield 5
if limit < 7: return
modPrms = [7,11,13,17,19,23,29,31]
gaps = [4,2,4,2,4,6,2,6,4,2,4,2,4,6,2,6] # 2 loops for overflow
ndxs = [0,0,0,0,1,1,2,2,2,2,3,3,4,4,4,4,5,5,5,5,5,5,6,6,7,7,7,7,7,7]
lmtbf = (limit + 23) // 30 * 8 - 1 # integral number of wheels rounded up
lmtsqrt = (int(limit ** 0.5) - 7)
lmtsqrt = lmtsqrt // 30 * 8 + ndxs[lmtsqrt % 30] # round down on the wheel
buf = [True] * (lmtbf + 1)
for i in xrange(lmtsqrt + 1):
    if buf[i]:
        ci = i & 7; p = 30 * (i >> 3) + modPrms[ci]
        s = p * p - 7; p8 = p << 3
        for j in range(8):
            c = s // 30 * 8 + ndxs[s % 30]
            buf[c::p8] = [False] * ((lmtbf - c) // p8 + 1)
            s += p * gaps[ci]; ci += 1
for i in xrange(lmtbf - 6 + (ndxs[(limit - 7) % 30])): # adjust for extras
    if buf[i]: yield (30 * (i >> 3) + modPrms[i & 7])

Мои результаты:

$ time ./prime_rwh2.py 1e8
5761455 primes found < 1e8

real    0m3.201s
user    0m2.609s
sys     0m0.578s
$ time ./prime_wheel.py 1e8
5761455 primes found < 1e8

real    0m2.710s
user    0m2.469s
sys     0m0.219s

... на моем недавнем ноутбуке среднего уровня (i5 8265U 1.6 ГГц) рабочий Ubuntu на Победе 10.

Это - модификация 30 решет колеса, которые пропускают кратные числа 2, 3, и 5. Это работает отлично для меня до приблизительно 2.5e9, когда мой ноутбук начинает исчерпывать 8G RAM и подкачивать много.

мне нравится модификация 30, так как она имеет только 8 остатков, которые не являются кратными числами 2, 3, или 5. Это позволяет использовать сдвиги и "&"; для умножения, разделения и модификации, и должен позволить упаковывать результаты для одной модификации 30 колес в байт. Я пытаюсь превратить это в сегментированное решето для сокращения места/свопинга RAM для действительно большого N, но еще не успешно выполнился. Жесткая часть находит, что корректные основные главные кратные числа и индексы запускаются с при усовершенствовании к следующему сегменту.

существует еще более быстрое версия JavaScript, которая сегментируется и использует модификацию 210 колес (никакие кратные числа 2, 3, 5, или 7) @GordonBGood с подробно объяснение, которое полезно для меня. Тот так быстр, что мне, вероятно, придется изучить JavaScript. Если я игнорирую весь s, которому "позволяют", это кажется довольно читаемым.

Я обновил большую часть кода для Python 3 и бросил его в perfplot (мой проект) для наблюдения, который является на самом деле самым быстрым. Оказывается, что, для большого n, primesfrom{2,3}to берут пирог:

Код для репродуцирования графика:

import perfplot
from math import sqrt, ceil
import numpy as np
import sympy


def rwh_primes(n):
    # https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/3035188#3035188
    """ Returns  a list of primes < n """
    sieve = [True] * n
    for i in range(3, int(n ** 0.5) + 1, 2):
        if sieve[i]:
            sieve[i * i::2 * i] = [False] * ((n - i * i - 1) // (2 * i) + 1)
    return [2] + [i for i in range(3, n, 2) if sieve[i]]


def rwh_primes1(n):
    # https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/3035188#3035188
    """ Returns  a list of primes < n """
    sieve = [True] * (n // 2)
    for i in range(3, int(n ** 0.5) + 1, 2):
        if sieve[i // 2]:
            sieve[i * i // 2::i] = [False] * ((n - i * i - 1) // (2 * i) + 1)
    return [2] + [2 * i + 1 for i in range(1, n // 2) if sieve[i]]


def rwh_primes2(n):
    # https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/3035188#3035188
    """Input n>=6, Returns a list of primes, 2 <= p < n"""
    assert n >= 6
    correction = n % 6 > 1
    n = {0: n, 1: n - 1, 2: n + 4, 3: n + 3, 4: n + 2, 5: n + 1}[n % 6]
    sieve = [True] * (n // 3)
    sieve[0] = False
    for i in range(int(n ** 0.5) // 3 + 1):
        if sieve[i]:
            k = 3 * i + 1 | 1
            sieve[((k * k) // 3)::2 * k] = [False] * (
                (n // 6 - (k * k) // 6 - 1) // k + 1
            )
            sieve[(k * k + 4 * k - 2 * k * (i & 1)) // 3::2 * k] = [False] * (
                (n // 6 - (k * k + 4 * k - 2 * k * (i & 1)) // 6 - 1) // k + 1
            )
    return [2, 3] + [3 * i + 1 | 1 for i in range(1, n // 3 - correction) if sieve[i]]


def sieve_wheel_30(N):
    # http://zerovolt.com/?p=88
    """ Returns a list of primes <= N using wheel criterion 2*3*5 = 30

Copyright 2009 by zerovolt.com
This code is free for non-commercial purposes, in which case you can just leave this comment as a credit for my work.
If you need this code for commercial purposes, please contact me by sending an email to: info [at] zerovolt [dot] com."""
    __smallp = (
        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,
        101,
        103,
        107,
        109,
        113,
        127,
        131,
        137,
        139,
        149,
        151,
        157,
        163,
        167,
        173,
        179,
        181,
        191,
        193,
        197,
        199,
        211,
        223,
        227,
        229,
        233,
        239,
        241,
        251,
        257,
        263,
        269,
        271,
        277,
        281,
        283,
        293,
        307,
        311,
        313,
        317,
        331,
        337,
        347,
        349,
        353,
        359,
        367,
        373,
        379,
        383,
        389,
        397,
        401,
        409,
        419,
        421,
        431,
        433,
        439,
        443,
        449,
        457,
        461,
        463,
        467,
        479,
        487,
        491,
        499,
        503,
        509,
        521,
        523,
        541,
        547,
        557,
        563,
        569,
        571,
        577,
        587,
        593,
        599,
        601,
        607,
        613,
        617,
        619,
        631,
        641,
        643,
        647,
        653,
        659,
        661,
        673,
        677,
        683,
        691,
        701,
        709,
        719,
        727,
        733,
        739,
        743,
        751,
        757,
        761,
        769,
        773,
        787,
        797,
        809,
        811,
        821,
        823,
        827,
        829,
        839,
        853,
        857,
        859,
        863,
        877,
        881,
        883,
        887,
        907,
        911,
        919,
        929,
        937,
        941,
        947,
        953,
        967,
        971,
        977,
        983,
        991,
        997,
    )
    # wheel = (2, 3, 5)
    const = 30
    if N < 2:
        return []
    if N <= const:
        pos = 0
        while __smallp[pos] <= N:
            pos += 1
        return list(__smallp[:pos])
    # make the offsets list
    offsets = (7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 1)
    # prepare the list
    p = [2, 3, 5]
    dim = 2 + N // const
    tk1 = [True] * dim
    tk7 = [True] * dim
    tk11 = [True] * dim
    tk13 = [True] * dim
    tk17 = [True] * dim
    tk19 = [True] * dim
    tk23 = [True] * dim
    tk29 = [True] * dim
    tk1[0] = False
    # help dictionary d
    # d[a , b] = c  ==> if I want to find the smallest useful multiple of (30*pos)+a
    # on tkc, then I need the index given by the product of [(30*pos)+a][(30*pos)+b]
    # in general. If b < a, I need [(30*pos)+a][(30*(pos+1))+b]
    d = {}
    for x in offsets:
        for y in offsets:
            res = (x * y) % const
            if res in offsets:
                d[(x, res)] = y
    # another help dictionary: gives tkx calling tmptk[x]
    tmptk = {1: tk1, 7: tk7, 11: tk11, 13: tk13, 17: tk17, 19: tk19, 23: tk23, 29: tk29}
    pos, prime, lastadded, stop = 0, 0, 0, int(ceil(sqrt(N)))

    # inner functions definition
    def del_mult(tk, start, step):
        for k in range(start, len(tk), step):
            tk[k] = False

    # end of inner functions definition
    cpos = const * pos
    while prime < stop:
        # 30k + 7
        if tk7[pos]:
            prime = cpos + 7
            p.append(prime)
            lastadded = 7
            for off in offsets:
                tmp = d[(7, off)]
                start = (
                    (pos + prime)
                    if off == 7
                    else (prime * (const * (pos + 1 if tmp < 7 else 0) + tmp)) // const
                )
                del_mult(tmptk[off], start, prime)
        # 30k + 11
        if tk11[pos]:
            prime = cpos + 11
            p.append(prime)
            lastadded = 11
            for off in offsets:
                tmp = d[(11, off)]
                start = (
                    (pos + prime)
                    if off == 11
                    else (prime * (const * (pos + 1 if tmp < 11 else 0) + tmp)) // const
                )
                del_mult(tmptk[off], start, prime)
        # 30k + 13
        if tk13[pos]:
            prime = cpos + 13
            p.append(prime)
            lastadded = 13
            for off in offsets:
                tmp = d[(13, off)]
                start = (
                    (pos + prime)
                    if off == 13
                    else (prime * (const * (pos + 1 if tmp < 13 else 0) + tmp)) // const
                )
                del_mult(tmptk[off], start, prime)
        # 30k + 17
        if tk17[pos]:
            prime = cpos + 17
            p.append(prime)
            lastadded = 17
            for off in offsets:
                tmp = d[(17, off)]
                start = (
                    (pos + prime)
                    if off == 17
                    else (prime * (const * (pos + 1 if tmp < 17 else 0) + tmp)) // const
                )
                del_mult(tmptk[off], start, prime)
        # 30k + 19
        if tk19[pos]:
            prime = cpos + 19
            p.append(prime)
            lastadded = 19
            for off in offsets:
                tmp = d[(19, off)]
                start = (
                    (pos + prime)
                    if off == 19
                    else (prime * (const * (pos + 1 if tmp < 19 else 0) + tmp)) // const
                )
                del_mult(tmptk[off], start, prime)
        # 30k + 23
        if tk23[pos]:
            prime = cpos + 23
            p.append(prime)
            lastadded = 23
            for off in offsets:
                tmp = d[(23, off)]
                start = (
                    (pos + prime)
                    if off == 23
                    else (prime * (const * (pos + 1 if tmp < 23 else 0) + tmp)) // const
                )
                del_mult(tmptk[off], start, prime)
        # 30k + 29
        if tk29[pos]:
            prime = cpos + 29
            p.append(prime)
            lastadded = 29
            for off in offsets:
                tmp = d[(29, off)]
                start = (
                    (pos + prime)
                    if off == 29
                    else (prime * (const * (pos + 1 if tmp < 29 else 0) + tmp)) // const
                )
                del_mult(tmptk[off], start, prime)
        # now we go back to top tk1, so we need to increase pos by 1
        pos += 1
        cpos = const * pos
        # 30k + 1
        if tk1[pos]:
            prime = cpos + 1
            p.append(prime)
            lastadded = 1
            for off in offsets:
                tmp = d[(1, off)]
                start = (
                    (pos + prime)
                    if off == 1
                    else (prime * (const * pos + tmp)) // const
                )
                del_mult(tmptk[off], start, prime)
    # time to add remaining primes
    # if lastadded == 1, remove last element and start adding them from tk1
    # this way we don't need an "if" within the last while
    if lastadded == 1:
        p.pop()
    # now complete for every other possible prime
    while pos < len(tk1):
        cpos = const * pos
        if tk1[pos]:
            p.append(cpos + 1)
        if tk7[pos]:
            p.append(cpos + 7)
        if tk11[pos]:
            p.append(cpos + 11)
        if tk13[pos]:
            p.append(cpos + 13)
        if tk17[pos]:
            p.append(cpos + 17)
        if tk19[pos]:
            p.append(cpos + 19)
        if tk23[pos]:
            p.append(cpos + 23)
        if tk29[pos]:
            p.append(cpos + 29)
        pos += 1
    # remove exceeding if present
    pos = len(p) - 1
    while p[pos] > N:
        pos -= 1
    if pos < len(p) - 1:
        del p[pos + 1 :]
    # return p list
    return p


def sieve_of_eratosthenes(n):
    """sieveOfEratosthenes(n): return the list of the primes < n."""
    # Code from: <dickinsm@gmail.com>, Nov 30 2006
    # http://groups.google.com/group/comp.lang.python/msg/f1f10ced88c68c2d
    if n <= 2:
        return []
    sieve = list(range(3, n, 2))
    top = len(sieve)
    for si in sieve:
        if si:
            bottom = (si * si - 3) // 2
            if bottom >= top:
                break
            sieve[bottom::si] = [0] * -((bottom - top) // si)
    return [2] + [el for el in sieve if el]


def sieve_of_atkin(end):
    """return a list of all the prime numbers <end using the Sieve of Atkin."""
    # Code by Steve Krenzel, <Sgk284@gmail.com>, improved
    # Code: https://web.archive.org/web/20080324064651/http://krenzel.info/?p=83
    # Info: http://en.wikipedia.org/wiki/Sieve_of_Atkin
    assert end > 0
    lng = (end - 1) // 2
    sieve = [False] * (lng + 1)

    x_max, x2, xd = int(sqrt((end - 1) / 4.0)), 0, 4
    for xd in range(4, 8 * x_max + 2, 8):
        x2 += xd
        y_max = int(sqrt(end - x2))
        n, n_diff = x2 + y_max * y_max, (y_max << 1) - 1
        if not (n & 1):
            n -= n_diff
            n_diff -= 2
        for d in range((n_diff - 1) << 1, -1, -8):
            m = n % 12
            if m == 1 or m == 5:
                m = n >> 1
                sieve[m] = not sieve[m]
            n -= d

    x_max, x2, xd = int(sqrt((end - 1) / 3.0)), 0, 3
    for xd in range(3, 6 * x_max + 2, 6):
        x2 += xd
        y_max = int(sqrt(end - x2))
        n, n_diff = x2 + y_max * y_max, (y_max << 1) - 1
        if not (n & 1):
            n -= n_diff
            n_diff -= 2
        for d in range((n_diff - 1) << 1, -1, -8):
            if n % 12 == 7:
                m = n >> 1
                sieve[m] = not sieve[m]
            n -= d

    x_max, y_min, x2, xd = int((2 + sqrt(4 - 8 * (1 - end))) / 4), -1, 0, 3
    for x in range(1, x_max + 1):
        x2 += xd
        xd += 6
        if x2 >= end:
            y_min = (((int(ceil(sqrt(x2 - end))) - 1) << 1) - 2) << 1
        n, n_diff = ((x * x + x) << 1) - 1, (((x - 1) << 1) - 2) << 1
        for d in range(n_diff, y_min, -8):
            if n % 12 == 11:
                m = n >> 1
                sieve[m] = not sieve[m]
            n += d

    primes = [2, 3]
    if end <= 3:
        return primes[: max(0, end - 2)]

    for n in range(5 >> 1, (int(sqrt(end)) + 1) >> 1):
        if sieve[n]:
            primes.append((n << 1) + 1)
            aux = (n << 1) + 1
            aux *= aux
            for k in range(aux, end, 2 * aux):
                sieve[k >> 1] = False

    s = int(sqrt(end)) + 1
    if s % 2 == 0:
        s += 1
    primes.extend([i for i in range(s, end, 2) if sieve[i >> 1]])

    return primes


def ambi_sieve_plain(n):
    s = list(range(3, n, 2))
    for m in range(3, int(n ** 0.5) + 1, 2):
        if s[(m - 3) // 2]:
            for t in range((m * m - 3) // 2, (n >> 1) - 1, m):
                s[t] = 0
    return [2] + [t for t in s if t > 0]


def sundaram3(max_n):
    # https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/2073279#2073279
    numbers = range(3, max_n + 1, 2)
    half = (max_n) // 2
    initial = 4

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

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


# Using Numpy:
def ambi_sieve(n):
    # http://tommih.blogspot.com/2009/04/fast-prime-number-generator.html
    s = np.arange(3, n, 2)
    for m in range(3, int(n ** 0.5) + 1, 2):
        if s[(m - 3) // 2]:
            s[(m * m - 3) // 2::m] = 0
    return np.r_[2, s[s > 0]]


def primesfrom3to(n):
    # https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/3035188#3035188
    """ Returns an array of primes, p < n """
    assert n >= 2
    sieve = np.ones(n // 2, dtype=np.bool)
    for i in range(3, int(n ** 0.5) + 1, 2):
        if sieve[i // 2]:
            sieve[i * i // 2::i] = False
    return np.r_[2, 2 * np.nonzero(sieve)[0][1::] + 1]


def primesfrom2to(n):
    # https://stackoverflow.com/questions/2068372/fastest-way-to-list-all-primes-below-n-in-python/3035188#3035188
    """ Input n>=6, Returns an array of primes, 2 <= p < n """
    assert n >= 6
    sieve = np.ones(n // 3 + (n % 6 == 2), dtype=np.bool)
    sieve[0] = False
    for i in range(int(n ** 0.5) // 3 + 1):
        if sieve[i]:
            k = 3 * i + 1 | 1
            sieve[((k * k) // 3)::2 * k] = False
            sieve[(k * k + 4 * k - 2 * k * (i & 1)) // 3::2 * k] = False
    return np.r_[2, 3, ((3 * np.nonzero(sieve)[0] + 1) | 1)]


def sympy_sieve(n):
    return list(sympy.sieve.primerange(1, n))


perfplot.save(
    "prime.png",
    setup=lambda n: n,
    kernels=[
        rwh_primes,
        rwh_primes1,
        rwh_primes2,
        sieve_wheel_30,
        sieve_of_eratosthenes,
        sieve_of_atkin,
        # ambi_sieve_plain,
        # sundaram3,
        ambi_sieve,
        primesfrom3to,
        primesfrom2to,
        sympy_sieve,
    ],
    n_range=[2 ** k for k in range(3, 25)],
    logx=True,
    logy=True,
    xlabel="n",
)