RPython (PyPy 4.0.1), 4032
RPython - обмежена підмножина Python, яку можна перекласти на C, а потім компілювати за допомогою RPython Toolchain. Її виражене призначення - допомогти у створенні перекладачів мови, але воно також може бути використане для складання простих програм.
Для компіляції завантажте поточне джерело PyPy (PyPy 4.0.1) та запустіть наступне:
$ pypy /pypy-4.0.1-src/rpython/bin/rpython --opt=3 good-primes.py
Отриманий виконуваний файл буде названий good-primes-cабо подібний у поточній робочій директорії.
Примітки щодо реалізації
Генератор простих чисел primes- це безмежне сито Ератостена, яке використовує колесо, щоб уникнути кратності 2 , 3 , 5 або 7 . Він також називає себе рекурсивно, щоб генерувати наступне значення, яке буде використано для маркування. Я цілком задоволений цим генератором. Профілювання рядків показує, що найбільш повільними є два рядки:
37> n += o
38> if n not in sieve:
тому я не думаю, що є багато можливостей для вдосконалення, окрім можливо використання більшого колеса.
Для перевірки на «доброту» спочатку всі n- два фактори знімаються з n-1 , використовуючи біт-подвійний хак, щоб знайти найбільшу потужність двох, яка є дільником (n-1 & 1-n). Оскільки p-1 обов'язково є навіть для будь-якого простого p> 2 , то з цього випливає, що 2 повинен бути одним із чітких простих факторів. Те, що залишається, надсилається is_prime_powerфункції, яка робить те, що означає її назва. Перевірка того, чи є значення просте потужність, «майже вільна», оскільки це робиться одночасно з перевіркою первинності, максимум з операціями O (log p n) , де p - найменший основний коефіцієнт n. Пробний поділ може здатися трохи наївним, але, на моєму тестуванні, це найшвидший метод для значень менше 2 32 . Я трохи економлю, використовуючи колесо від сита. Зокрема:
59> while p*p < n:
60> for o in offsets:
ітерацією на колесо завдовжки 48 p*p < nперевірка буде пропущена тисячі разів за низькою низькою ціною не більше 48 додаткових операцій по модулю. Він також пропускає понад 77% усіх кандидатів, а не 50%, приймаючи лише шанси.
Останні кілька результатів:
3588 (987417437 - 987413849) 60.469000s
3900 (1123404923 - 1123401023) 70.828000s
3942 (1196634239 - 1196630297) 76.594000s
4032 (1247118179 - 1247114147) 80.625000s
4176 (1964330609 - 1964326433) 143.047000s
4224 (2055062753 - 2055058529) 151.562000s
Код також дійсний Python і повинен досягати 3588 ~ 3900 при запуску з останнім інтерпретатором PyPy.
# primes less than 212
small_primes = [
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]
# pre-calced sieve of eratosthenes for n = 2, 3, 5, 7
# distances between sieve values, starting from 211
offsets = [
10, 2, 4, 2, 4, 6, 2, 6, 4, 2, 4, 6,
6, 2, 6, 4, 2, 6, 4, 6, 8, 4, 2, 4,
2, 4, 8, 6, 4, 6, 2, 4, 6, 2, 6, 6,
4, 2, 4, 6, 2, 6, 4, 2, 4, 2,10, 2]
# tabulated, mod 105
dindices =[
0,10, 2, 0, 4, 0, 0, 0, 8, 0, 0, 2, 0, 4, 0,
0, 6, 2, 0, 4, 0, 0, 4, 6, 0, 0, 6, 0, 0, 2,
0, 6, 2, 0, 4, 0, 0, 4, 6, 0, 0, 2, 0, 4, 2,
0, 6, 6, 0, 0, 0, 0, 6, 6, 0, 0, 0, 0, 4, 2,
0, 6, 2, 0, 4, 0, 0, 4, 6, 0, 0, 2, 0, 6, 2,
0, 6, 0, 0, 4, 0, 0, 4, 6, 0, 0, 2, 0, 4, 8,
0, 0, 2, 0,10, 0, 0, 4, 0, 0, 0, 2, 0, 4, 2]
def primes(start = 0):
for n in small_primes[start:]: yield n
pg = primes(6)
p = pg.next()
q = p*p
sieve = {221: 13, 253: 11}
n = 211
while True:
for o in offsets:
n += o
stp = sieve.pop(n, 0)
if stp:
nxt = n/stp
nxt += dindices[nxt%105]
while nxt*stp in sieve: nxt += dindices[nxt%105]
sieve[nxt*stp] = stp
else:
if n < q:
yield n
else:
sieve[q + dindices[p%105]*p] = p
p = pg.next()
q = p*p
def is_prime_power(n):
for p in small_primes:
if n%p == 0:
n /= p
while n%p == 0: n /= p
return n == 1
p = 211
while p*p < n:
for o in offsets:
p += o
if n%p == 0:
n /= p
while n%p == 0: n /= p
return n == 1
return n > 1
def main(argv):
from time import time
t0 = time()
m = 0
p = q = 7
pgen = primes(3)
for n in pgen:
d = (n-1 & 1-n)
if is_prime_power(n/d):
p, q = q, n
if q-p > m:
m = q-p
print m, "(%d - %d) %fs"%(q, p, time()-t0)
return 0
def target(*args):
return main, None
if __name__ == '__main__':
from sys import argv
main(argv)
RPython (PyPy 4.0.1), 22596
Це подання дещо відрізняється від інших, розміщених дотепер, тим, що воно не перевіряє всіх хороших прайменів, а натомість робить порівняно великі стрибки. Одним недоліком цього є те, що сита не можна використовувати [я виправлений?] , Тому доводиться повністю покладатися на тестування на первинність, що на практиці є дещо повільнішим. Існує також щасливе середовище, яке можна знайти між темпами зростання та кількістю значень, що перевіряються кожного разу. Менші значення набагато швидше перевіряються, але більші значення мають більший розрив.
Щоб заспокоїти математичних богів, я вирішив дотримуватися послідовності, подібної до Фібоначчі, маючи наступну вихідну точку як суму попередніх двох. Якщо після перевірки 10 пар не знайдено нових записів, сценарій переходить на наступний.
Останні кілька результатів:
6420 (12519586667324027 - 12519586667317607) 0.364000s
6720 (707871808582625903 - 707871808582619183) 0.721000s
8880 (626872872579606869 - 626872872579597989) 0.995000s
10146 (1206929709956703809 - 1206929709956693663) 4.858000s
22596 (918415168400717543 - 918415168400694947) 8.797000s
При компіляції використовуються 64-розрядні цілі числа, хоча в кількох місцях передбачається, що два цілих числа можна додавати без переповнення, тому на практиці використовуються лише 63. При досягненні 62 значущих бітів поточне значення вдвічі зменшується вдвічі, щоб уникнути переповнення обчислення. У результаті виходить, що сценарій переміщується через значення в діапазоні 2 60 - 2 62 . Неперевершення точності нативного цілого числа також робить сценарій швидшим при його інтерпретації.
Для підтвердження цього результату може бути використаний наступний сценарій PARI / GP:
isgoodprime(n) = isprime(n) && omega(n-1)==2
for(n = 918415168400694947, 918415168400717543, {
if(isgoodprime(n), print(n" is a good prime"))
})
try:
from rpython.rlib.rarithmetic import r_int64
from rpython.rtyper.lltypesystem.lltype import SignedLongLongLong
from rpython.translator.c.primitive import PrimitiveType
# check if the compiler supports long long longs
if SignedLongLongLong in PrimitiveType:
from rpython.rlib.rarithmetic import r_longlonglong
def mul_mod(a, b, m):
return r_int64(r_longlonglong(a)*b%m)
else:
from rpython.rlib.rbigint import rbigint
def mul_mod(a, b, m):
biga = rbigint.fromrarith_int(a)
bigb = rbigint.fromrarith_int(b)
bigm = rbigint.fromrarith_int(m)
return biga.mul(bigb).mod(bigm).tolonglong()
# modular exponentiation b**e (mod m)
def pow_mod(b, e, m):
r = 1
while e:
if e&1: r = mul_mod(b, r, m)
e >>= 1
b = mul_mod(b, b, m)
return r
except:
import sys
r_int64 = int
if sys.maxint == 2147483647:
mul_mod = lambda a, b, m: a*b%m
else:
mul_mod = lambda a, b, m: int(a*b%m)
pow_mod = pow
# legendre symbol (a|m)
# note: returns m-1 if a is a non-residue, instead of -1
def legendre(a, m):
return pow_mod(a, (m-1) >> 1, m)
# strong probable prime
def is_sprp(n, b=2):
if n < 2: return False
d = n-1
s = 0
while d&1 == 0:
s += 1
d >>= 1
x = pow_mod(b, d, n)
if x == 1 or x == n-1:
return True
for r in xrange(1, s):
x = mul_mod(x, x, n)
if x == 1:
return False
elif x == n-1:
return True
return False
# lucas probable prime
# assumes D = 1 (mod 4), (D|n) = -1
def is_lucas_prp(n, D):
Q = (1-D) >> 2
# n+1 = 2**r*s where s is odd
s = n+1
r = 0
while s&1 == 0:
r += 1
s >>= 1
# calculate the bit reversal of (odd) s
# e.g. 19 (10011) <=> 25 (11001)
t = r_int64(0)
while s:
if s&1:
t += 1
s -= 1
else:
t <<= 1
s >>= 1
# use the same bit reversal process to calculate the sth Lucas number
# keep track of q = Q**n as we go
U = 0
V = 2
q = 1
# mod_inv(2, n)
inv_2 = (n+1) >> 1
while t:
if t&1:
# U, V of n+1
U, V = mul_mod(inv_2, U + V, n), mul_mod(inv_2, V + mul_mod(D, U, n), n)
q = mul_mod(q, Q, n)
t -= 1
else:
# U, V of n*2
U, V = mul_mod(U, V, n), (mul_mod(V, V, n) - 2 * q) % n
q = mul_mod(q, q, n)
t >>= 1
# double s until we have the 2**r*sth Lucas number
while r:
U, V = mul_mod(U, V, n), (mul_mod(V, V, n) - 2 * q) % n
q = mul_mod(q, q, n)
r -= 1
# primality check
# if n is prime, n divides the n+1st Lucas number, given the assumptions
return U == 0
# primes less than 212
small_primes = [
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]
# pre-calced sieve of eratosthenes for n = 2, 3, 5, 7
indices = [
1, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47,
53, 59, 61, 67, 71, 73, 79, 83, 89, 97,101,103,
107,109,113,121,127,131,137,139,143,149,151,157,
163,167,169,173,179,181,187,191,193,197,199,209]
# distances between sieve values
offsets = [
10, 2, 4, 2, 4, 6, 2, 6, 4, 2, 4, 6,
6, 2, 6, 4, 2, 6, 4, 6, 8, 4, 2, 4,
2, 4, 8, 6, 4, 6, 2, 4, 6, 2, 6, 6,
4, 2, 4, 6, 2, 6, 4, 2, 4, 2,10, 2]
bit_lengths = [
0x00000000, 0x00000001, 0x00000003, 0x00000007,
0x0000000F, 0x0000001F, 0x0000003F, 0x0000007F,
0x000000FF, 0x000001FF, 0x000003FF, 0x000007FF,
0x00000FFF, 0x00001FFF, 0x00003FFF, 0x00007FFF,
0x0000FFFF, 0x0001FFFF, 0x0003FFFF, 0x0007FFFF,
0x000FFFFF, 0x001FFFFF, 0x003FFFFF, 0x007FFFFF,
0x00FFFFFF, 0x01FFFFFF, 0x03FFFFFF, 0x07FFFFFF,
0x0FFFFFFF, 0x1FFFFFFF, 0x3FFFFFFF, 0x7FFFFFFF]
max_int = 2147483647
# returns the index of x in a sorted list a
# or the index of the next larger item if x is not present
# i.e. the proper insertion point for x in a
def binary_search(a, x):
s = 0
e = len(a)
m = e >> 1
while m != e:
if a[m] < x:
s = m
m = (s + e + 1) >> 1
else:
e = m
m = (s + e) >> 1
return m
def log2(n):
hi = n >> 32
if hi:
return binary_search(bit_lengths, hi) + 32
return binary_search(bit_lengths, n)
# integer sqrt of n
def isqrt(n):
c = n*4/3
d = log2(c)
a = d>>1
if d&1:
x = r_int64(1) << a
y = (x + (n >> a)) >> 1
else:
x = (r_int64(3) << a) >> 2
y = (x + (c >> a)) >> 1
if x != y:
x = y
y = (x + n/x) >> 1
while y < x:
x = y
y = (x + n/x) >> 1
return x
# integer cbrt of n
def icbrt(n):
d = log2(n)
if d%3 == 2:
x = r_int64(3) << d/3-1
else:
x = r_int64(1) << d/3
y = (2*x + n/(x*x))/3
if x != y:
x = y
y = (2*x + n/(x*x))/3
while y < x:
x = y
y = (2*x + n/(x*x))/3
return x
## Baillie-PSW ##
# this is technically a probabalistic test, but there are no known pseudoprimes
def is_bpsw(n):
if not is_sprp(n, 2): return False
# idea shamelessly stolen from Mathmatica's PrimeQ
# if n is a 2-sprp and a 3-sprp, n is necessarily square-free
if not is_sprp(n, 3): return False
a = 5
s = 2
# if n is a perfect square, this will never terminate
while legendre(a, n) != n-1:
s = -s
a = s-a
return is_lucas_prp(n, a)
# an 'almost certain' primality check
def is_prime(n):
if n < 212:
m = binary_search(small_primes, n)
return n == small_primes[m]
for p in small_primes:
if n%p == 0:
return False
# if n is a 32-bit integer, perform full trial division
if n <= max_int:
p = 211
while p*p < n:
for o in offsets:
p += o
if n%p == 0:
return False
return True
return is_bpsw(n)
# next prime strictly larger than n
def next_prime(n):
if n < 2:
return 2
# first odd larger than n
n = (n + 1) | 1
if n < 212:
m = binary_search(small_primes, n)
return small_primes[m]
# find our position in the sieve rotation via binary search
x = int(n%210)
m = binary_search(indices, x)
i = r_int64(n + (indices[m] - x))
# adjust offsets
offs = offsets[m:] + offsets[:m]
while True:
for o in offs:
if is_prime(i):
return i
i += o
# true if n is a prime power > 0
def is_prime_power(n):
if n > 1:
for p in small_primes:
if n%p == 0:
n /= p
while n%p == 0: n /= p
return n == 1
r = isqrt(n)
if r*r == n:
return is_prime_power(r)
s = icbrt(n)
if s*s*s == n:
return is_prime_power(s)
p = r_int64(211)
while p*p < r:
for o in offsets:
p += o
if n%p == 0:
n /= p
while n%p == 0: n /= p
return n == 1
if n <= max_int:
while p*p < n:
for o in offsets:
p += o
if n%p == 0:
return False
return True
return is_bpsw(n)
return False
def next_good_prime(n):
n = next_prime(n)
d = (n-1 & 1-n)
while not is_prime_power(n/d):
n = next_prime(n)
d = (n-1 & 1-n)
return n
def main(argv):
from time import time
t0 = time()
if len(argv) > 1:
n = r_int64(int(argv[1]))
else:
n = r_int64(7)
if len(argv) > 2:
limit = int(argv[2])
else:
limit = 10
m = 0
e = 1
q = n
try:
while True:
e += 1
p, q = q, next_good_prime(q)
if q-p > m:
m = q-p
print m, "(%d - %d) %fs"%(q, p, time()-t0)
n, q = p, n+p
if log2(q) > 61:
q >>= 2
e = 1
q = next_good_prime(q)
elif e > limit:
n, q = p, n+p
if log2(q) > 61:
q >>= 2
e = 1
q = next_good_prime(q)
except KeyboardInterrupt:
pass
return 0
def target(*args):
return main, None
if __name__ == '__main__':
from sys import argv
main(argv)