関数を使って指定した区間の素数を表示するJavaプログラム

本記事では、関数を使用して指定した区間内の素数を表示する方法を解説します。素数とは、約数が「1」と「その数自身」の2つだけしか持たない特別な数であり、それ以外のどの数でも割り切ることができない数のことです。

ある数が素数であるのは、その約数が1とその数自身だけである場合です。たとえば11は素数であり、その約数は1と11のみです。素数の例としては、2、3、5、7、11、13などが挙げられます。なお、2は唯一の偶数の素数であり、それ以外の素数はすべて奇数になります。

以下に実行例を示します。

入力

入力値が次のとおりであるとします。

開始番号 : 1
終了番号 : 75

出力

期待される出力は次のとおりです。

区間1から75までの素数は次のとおりです:
1 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73

アルゴリズム

ステップ1 - 処理を開始する
ステップ2 - 整数型の変数 my_low、my_high を宣言する
ステップ3 - ユーザーから必要な値を読み込む、または値を定義する
ステップ4 - boolean値を返す関数 IsPrime を定義する。この関数は整数を受け取り、1を除く自身より小さい数で割り切れるかどうかを判定する
ステップ5 - 割り切れる場合は false を返し、そうでない場合は true を返す
ステップ6 - forループで my_low から my_high まで繰り返し処理を行い、各数値に対して IsPrime を呼び出す。true が返されればその数は素数として記録する
ステップ7 - 結果を表示する
ステップ8 - 処理を終了する

例1:ユーザーからの入力を受け取る場合

ここでは、プロンプトに従ってユーザーが値を入力します。オンラインコンパイラなどで実際に動作を試すこともできます。

import java.util.Scanner;
public class PrimeNumber {
    public static void main(String[] args) {
        int my_high, my_low;
        System.out.println("Required packages have been imported");
        Scanner my_scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("A reader object has been defined ");
        System.out.print("Enter the starting number : ");
        my_low = my_scanner.nextInt();
        System.out.print("Enter an ending Number: ");
        my_high = my_scanner.nextInt();
        System.out.println("The prime numbers between the interval " + my_low + " and " + my_high + " are:");
        while (my_low < my_high) {
            if (IsPrime(my_low))
                System.out.print(my_low + " ");
                ++my_low;
        }
    }
    public static boolean IsPrime(int my_input) {
        boolean flag = true;
        for (int i = 2; i <= my_input / 2; ++i) {
            if (my_input % i == 0) {
                flag = false;
                break;
            }
        }
        return flag;
    }
}

出力

Required packages have been imported
A reader object has been defined
Enter the starting number : 1
Enter the ending number : 75
The prime numbers between the interval 1 and 75 are:
1 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73

例2:値を事前に定義する場合

ここでは、整数値があらかじめ定義されており、その値にアクセスしてコンソールに表示します。

public class PrimeNumber {
    public static void main(String[] args) {
        int my_high, my_low;
        my_low = 1;
        my_high = 75;
        System.out.println("The starting and ending numbers are defined as " + my_low + " and " + my_high);
        System.out.println("The prime numbers between the interval " + my_low + " and " + my_high + " are:");
        while (my_low < my_high) {
            if (IsPrime(my_low))
                System.out.print(my_low + " ");
                ++my_low;
        }
    }
    public static boolean IsPrime(int my_input) {
        boolean flag = true;
        for (int i = 2; i <= my_input / 2; ++i) {
            if (my_input % i == 0) {
                flag = false;
                break;
            }
        }
        return flag;
    }
}

出力

The starting and ending numbers are defined as 1 and 75
The prime numbers between the interval 1 and 75 are:
1 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67 71 73

補足:1の扱いについて

数学的な定義では、1は素数とはみなされません。しかし上記のプログラムでは、IsPrime(1) が true を返す仕様になっているため、出力結果に1が含まれます。厳密に素数のみを表示したい場合は、開始値を2に設定するか、IsPrime 関数の冒頭に「if (my_input < 2) return false;」という条件を追加するとよいでしょう。