Pythonで100〜150の範囲からランダムな5つの素数を選んでSeriesを生成する方法

この記事では、Pythonとpandasを使って、100から150までの範囲に含まれる素数の中からランダムに5つを選び出し、pandasのSeriesとして生成するプログラムを紹介します。

解決策

この問題を解くために、以下の手順で進めていきます。

• まず、空のリストを定義します。

• forループを作成し、範囲を100から150に設定します。

• さらに別のforループを使って、2からその数値自体の手前までの値で順番に割り算を行い、約数が存在するかどうかを調べます。約数がひとつも見つからなければ、その数は素数なのでリストに追加します。コードは以下のようになります。

for i in range(100,150):
    for j in range(2, i):
        if(i % j == 0):
            break
    else:
        l.append(i)

ここでポイントとなるのがPython特有の「for-else」構文です。ループがbreakされずに最後まで完了した場合のみelseブロックが実行されるため、「約数が見つからなかった（＝素数である）」という条件を簡潔に表現できます。

• 次に、randomモジュールのsample関数を使って、素数のリストから5つの値をランダムに抽出し、その結果をもとにSeriesを作成します。

data = rand.sample(l,5)
rand_series = pd.Series(data)

実装例

それでは、実際のコード全体を見てみましょう。

import pandas as pd
import random as rand
l = []
for i in range(100,150):
    for j in range(2, i):
        if(i % j == 0):
            break
    else:
        l.append(i)
data = rand.sample(l,5)
rand_series = pd.Series(data)
print(rand_series)

出力

実行すると、以下のようにインデックス付きのSeriesとして、ランダムに選ばれた5つの素数が出力されます。なお、乱数を使用しているため、実行するたびに出力結果は変わります。

0    109
1    149
2    107
3    101
4    131
dtype: int64

補足：より効率的な素数判定について

上記のコードでは内側のループで2からi-1まですべて確認していますが、約数は平方根以下の範囲に必ず存在するため、range(2, int(i**0.5) + 1)とすることで判定処理を高速化できます。また、mathモジュールのisqrt()関数を使う方法もあります。小さな範囲では差はほとんどありませんが、大きな数値を扱う場合には有効な最適化手法です。