素数表生成器
100 以内有 25 个素数——埃拉托斯特尼筛法两千年后仍是列出素数的最快方法。
什么是素数表生成器?

埃氏筛法(Sieve of Eratosthenes,公元前 240 年)的逻辑优雅至极:从 2 开始,把每个素数的所有倍数划掉,剩下的就是素数。筛 30 以内:留 2 划 4,6,8…;留 3 划 6,9,12…;留 5 划 10,15,20…;7² = 49 > 30 停止——剩下 2,3,5,7,11,13,17,19,23,29 共 10 个。只需筛到 √n,复杂度 O(n log log n),百万规模毫秒完成。
100 以内的 25 个素数值得记住(数感训练的基本功):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。分布规律肉眼可见:开头密集(20 以内 8 个)、逐渐稀疏(90–100 只有 97 一个),正是素数定理"密度 ≈ 1/ln(n)"的直观展示。
区间素数表的实际用途:试除法判素数时的"除数候选库"(先用小素数表试除,能快速淘汰 88% 的合数)、密码学随机素数生成的预筛、数学竞赛的快速查询。工程上做区间筛(segmented sieve)可以处理上亿区间而内存恒定——把大区间分块,每块用 √上限 以内的素数筛。
素数分布是数学里最迷人的悖论之一:局部上完全无序(你永远无法预测下一个素数在哪),整体上却有惊人规律——素数定理说 π(n) ≈ n ÷ ln n,黎曼猜想则把剩余的全部秘密押在 ζ 函数零点上。筛法给了人类一张「地图」:两千年前的埃氏筛至今仍是入门首选,现代变体(欧拉筛、分段筛、车轮分解)能在普通笔记本上几秒内生成十亿内的素数表。
工程里素数表是常备弹药:哈希表容量、随机数生成、密码学参数、分片路由都要就近取素数。与 素数判断计算器(单点验证)和 素因数分解计算器(原子拆解)不同,本工具回答的是「区间全景」问题:给我一段范围,把里面的素数一网打尽。数论研究中的素数间隙、孪生素数分布图,原料也都是这样的区间素数表。
埃氏筛:从 2 起划去每个素数的倍数,筛到 √n 即止
埃拉托斯特尼筛法(埃氏筛):列出 2 到 n,从 2 起把每个素数的倍数全部划去,剩下的都是素数;只需筛到 √n——因为 n 内合数必有一个不超过 √n 的素因数。例:筛 1–30:先划去 2 的倍数(4, 6, 8…)、再划 3 的倍数(9, 15…)、5 的倍数(25);7 > √30 ≈ 5.5 停止,剩下的 2、3、5、7、11、13、17、19、23、29 即全部素数。时间复杂度 O(n log log n),是生成百万内素数表的最快基础算法。
| n | 素数个数 π(n) | 占比 | 平均每多少个数一个素数 |
|---|---|---|---|
| 100 | 25 | 25.0% | 4.0 |
| 1000 | 168 | 16.8% | 6.0 |
| 10000 | 1229 | 12.3% | 8.1 |
| 100000 | 9592 | 9.6% | 10.4 |
| 1000000 | 78498 | 7.8% | 12.7 |
| 10^9 | 50847534 | 5.1% | 19.7 |
如何使用素数表生成器
- 1
输入区间下限与上限。
- 2
点击计算,得区间内全部素数列表与数量。
计算示例
例 12 到 100
共 25 个素数: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。密度 25%,与 1/ln(100) ≈ 21.7% 的理论密度相符。
例 2密度对比:1000 以内
2–1000 共 168 个素数,密度降至 16.8%(理论 1/ln(1000) ≈ 14.5%)。数量在涨、密度在降——素数无穷但越来越稀有的双重性格。
例 3手筛 1–50
写下 2–50,划去 2 的倍数、3 的倍数、5 的倍数;7 > √50 ≈ 7.07 停止(7 的倍数 49 已被漏过?注意 √50 > 7 不成立,实际 √50 ≈ 7.07 > 7,需补划 49)——结果:2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47 共 15 个。这个例子提醒我们边界判断要精确。
例 4程序生成百万素数表
布尔数组标记 0–10⁶,从 2 开始划倍数,筛到 1000 停止。共得 78498 个素数,普通笔记本毫秒级完成;内存仅 1MB。生成十亿内素数需分段筛:每次处理一段区间,内存从 1GB 压到几 MB。
例 5就近取素数做哈希容量
预期存 5000 条数据、负载因子 0.7:容量 ≈ 7143。从素数表中就近选取 7151(或更大素数 7159),避免容量与键值分布产生周期共振。
注意事项
筛到 √n 即可停止:合数必有一个 ≤ √n 的素因子,会被提前划掉。
偶数(除 2)可整体跳过:只筛奇数内存减半、速度翻倍。
区间极大时用分段筛:按块处理,内存与区间大小解耦。
孪生素数(差 2)、表兄弟素数(差 4)、六素数(差 6)可在列表中直接观察分布。
埃氏筛的标记起点可以从 p² 开始——p 的更小倍数早已被更小的素数划掉,这个小优化能省约一半标记操作。
区间很大时(如 10¹² 附近取一段)用分段筛:只需 √n 内的基础素数表,逐段筛除,内存可控。
欧拉筛(线性筛)保证每个合数只被其最小素因数划去一次,严格 O(n),且能顺带产出最小素因数表,适合后续做分解。
素数间隙没有上界:任意长的连续合数段都存在(n! + 2 到 n! + n 连续 n − 1 个合数)——素数表在远处会越来越「荒凉」,但孪生素数仍可能无穷。
常见问题
参考资料
凯文内容作者Calcton 数学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-04-29
负责 Calcton 的公式核对与内容撰写:每个工具的公式都注明出处,示例数字经过程序复算,健康与判定标准一律采用国际口径。
Calcton 数学编辑组:标准教科书(高中至大学低年级)与常用数学手册的公式口径。
引用本页
GB/T 7714 格式
Calcton. 素数表生成器[EB/OL]. https://www.calcton.com/prime-list, 2026-04-29.
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参考来源与更新说明
本页公式与判定标准参考以下权威资料:
- Khan Academy - Sieve of Eratosthenes
- Wikipedia - Sieve of Eratosthenes
- Wikipedia - Prime number theorem
最后更新:2026-04-29。
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