Java中指定范围内素数查找与数组返回的实现教程

private boolean isPrime(int n) {
    if (n <= 1) {
        return false; // 1及以下不是素数
    }
    if (n == 2) {
        return true; // 2是素数
    }
    if (n % 2 == 0) {
        return false; // 所有大于2的偶数都不是素数
    }
    // 只检查奇数因子，从3开始，步长为2，直到sqrt(n)。
    // 如果一个数n有大于sqrt(n)的因子，那么它必然有一个小于sqrt(n)的因子。
    for (int i = 3; i * i <= n; i += 2) {
        if (n % i == 0) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class PrimeFinder {

    // isPrime 方法（同上文所示）
    private boolean isPrime(int n) {
        if (n <= 1) return false;
        if (n == 2) return true;
        if (n % 2 == 0) return false;
        for (int i = 3; i * i <= n; i += 2) {
            if (n % i == 0) return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * 在指定范围内查找所有素数并返回一个整型数组。
     *
     * @param start 范围的起始值（包含）
     * @param end   范围的结束值（包含）
     * @return 包含所有素数的整型数组
     */
    public int[] findPrimesInRange(int start, int end) {
        List<Integer> primeList = new ArrayList<>();
        // 确保遍历的起始值不小于2，因为素数最小是2
        int actualStart = Math.max(2, start);

        // 遍历指定范围内的每个数字
        for (int i = actualStart; i <= end; i++) {
            if (isPrime(i)) { // 如果是素数，则添加到列表中
                primeList.add(i);
            }
        }

        // 使用Java 8 Stream API将List<Integer>转换为int[]。
        // mapToInt(Integer::intValue) 将流中的 Integer 对象映射为 int 基本类型。
        // toArray() 将流中的元素收集到一个新的 int 数组中。
        return primeList.stream()
                        .mapToInt(Integer::intValue)
                        .toArray();
    }
}

import java.util.Arrays; // 导入Arrays工具类

public class Main {
    public static void main(String... args) {
        PrimeFinder finder = new PrimeFinder();

        // 示例1：查找10到30之间的素数
        int[] primes1 = finder.findPrimesInRange(10, 30);
        // 使用Arrays.toString()正确打印数组内容
        System.out.println("10到30之间的素数: " + Arrays.toString(primes1));

        // 示例2：查找1到50之间的素数
        int[] primes2 = finder.findPrimesInRange(1, 50);
        System.out.println("1到50之间的素数: " + Arrays.toString(primes2));

        // 示例3：空范围或无素数范围
        int[] primes3 = finder.findPrimesInRange(1, 1); // 范围只包含1
        System.out.println("1到1之间的素数: " + Arrays.toString(primes3)); // 期望输出: []

        int[] primes4 = finder.findPrimesInRange(30, 20); // 结束值小于起始值，返回空数组
        System.out.println("30到20之间的素数: " + Arrays.toString(primes4)); // 期望输出: []
    }
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class PrimeFinder {

    /**
     * 判断一个整数是否为素数。
     * 进行了优化：处理了1、2以及偶数，并只检查到sqrt(n)的奇数因子。
     *
     * @param n 待判断的整数
     * @return 如果n是素数则返回true，否则返回false
     */
    private boolean isPrime(int n) {
        if (n <= 1) {
            return false;
        }
        if (n == 2) {
            return true;
        }
        if (n % 2 == 0) { // 排除所有大于2的偶数
            return false;
        }
        // 只检查奇数因子，从3开始，步长为2，直到sqrt(n)
        for (int i = 3; i * i <= n; i += 2) {
            if (n % i == 0) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    /**
     * 在指定范围内查找所有素数并返回一个整型数组。
     *
     * @param start 范围的起始值（包含）
     * @param end   范围的结束值（包含）
     * @return 包含所有素数的整型数组
     */
    public int[] findPrimesInRange(int start, int end) {
        List<Integer> primeList = new ArrayList<>();
        // 确保起始值不小于2，因为素数最小是2
        int actualStart = Math.max(2, start);

        for (int i = actualStart; i <= end; i++) {
            if (isPrime(i