我最近在leetcode上撸了一个小算法，虽然已经工作了五年，当看到每次代码提交后排名的提升，内心依然很有成就感。题目比较简单，求小于n的素数个数，素数也叫质数，具有以下特点：

• 正整数
• 只能被1和本身整除
• 1既不是素数也不是合数，所以最小的素数是2

根据上面的特点，我们还可以推断出：

• 除了2，其它的素数都是奇数

依据这一点，我们可以写出下面的实现：

class Solution {
    public int countPrimes(int n) {
        if (n < 3) {
            return 0;
        }
        int count = 1;// 2
        for (int i = 3; i < n; i += 2) {
            // 只判断奇数是不是素数
            boolean isPrime = true;
            for (int j = 3; j * j <= i; j += 2) {
                // 奇数不可能被偶数整除，所以只试除奇数
                if (i % j == 0) {
                    isPrime = false;
                    break;
                }
            }
            if (isPrime) {
                count++;
            }
        }
        return count;
    }
}

j * j <= i相当于j <= Math.sqrt(i)，但速度会快一点，那为什么只需要判断到√i呢，因为对于一个非素数(合数)，其最小约数(除1外)必小于等于其平方根。

设k为最小约数

class Solution {
    public int countPrimes(int n) {
        if (n < 3) {
            return 0;
        }
        int count = 0;
        int[] primes = new int[n / 2];
        for (int i = 3; i < n; i += 2) {
            // 只判断奇数是不是素数
            boolean isPrime = true;
            for (int j = 0; j < count && primes[j] * primes[j] <= i; j++) {
                // 只试除素数
                if (i % primes[j] == 0) {
                    isPrime = false;
                    break;
                }
            }
            if (isPrime) {
                primes[count++] = i;
            }
        }
        return count + 1;// 2
    }
}

埃拉托斯特尼筛法

筛选的过程是先筛掉非素数，针对本文的题目，每筛掉一个，素数数量-1即可，上面说过素数的一个特点，除了2，其它的素数都是奇数，所以我们只需在奇数范围内筛选就可以了。

class Solution {
    public int countPrimes(int n) {
        if (n < 3) {
            return 0;
        }
        int count = n / 2;// 筛掉一半偶数
        boolean[] notPrime = new boolean[n];
        for (int i = 3; i * i < n; i += 2) {// 只筛3≤i<√n奇数
            if (!notPrime[i]) {        
                // 筛掉素数的奇数倍数
                for (int j = i * i; j < n; j += 2 * i) {// 从i*i开始筛
                    if (!notPrime[j]) {
                        notPrime[j] = true;
                        count--;
                    }
                }
            }
        }
        return count;
    }
}

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