Java中素数判断与输入范围验证的正确实践

private static boolean isPrimeNumber(int num) {
    // 1. 处理小于2的边界情况
    if (num < 2) {
        return false;
    }
    // 2. 优化循环范围，检查从2到num/2的因子
    // 实际上，更优的方案是检查到Math.sqrt(num)
    int limit = num / 2; 
    for (int i = 2; i <= limit; i++) {
        // 如果num能被i整除，则num不是素数
        if (num % i == 0) {
            return false;
        }
    }
    // 如果循环结束都没有找到因子，则num是素数
    return true;
}

Scanner input = new Scanner(System.in);
int limit;

// 使用do-while循环确保用户输入在指定范围内
do {
    System.out.print("请输入一个介于1到100之间的整数: ");
    while (!input.hasNextInt()) { // 检查输入是否为整数
        System.out.println("无效输入！请输入一个整数。");
        input.next(); // 消耗掉无效输入
        System.out.print("请输入一个介于1到100之间的整数: ");
    }
    limit = input.nextInt();

    if (limit < 1 || limit > 100) {
        System.out.println("输入超出范围！请重新输入。");
    }
} while (limit < 1 || limit > 100); // 只要输入不在范围内，就继续循环

import java.util.Scanner;

public class PrimeNumberChecker {

    public static void main(String[] args) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        int limit;

        // 1. 健壮的用户输入范围验证
        do {
            System.out.print("请输入一个介于1到100之间的整数作为上限: ");
            while (!input.hasNextInt()) { // 检查输入是否为整数
                System.out.println("无效输入！请输入一个整数。");
                input.next(); // 消耗掉无效输入
                System.out.print("请输入一个介于1到100之间的整数作为上限: ");
            }
            limit = input.nextInt();

            if (limit < 1 || limit > 100) {
                System.out.println("输入超出范围！请重新输入。");
            }
        } while (limit < 1 || limit > 100);

        System.out.println("在 1 到 " + limit + " 之间，素数有：");

        // 2. 遍历并判断素数
        for (int i = 1; i <= limit; i++) {
            if (isPrimeNumber(i)) {
                System.out.println(i + " 是一个素数");
            } else {
                System.out.println(i + " 不是一个素数");
            }
        }
        input.close(); // 关闭Scanner
    }

    /**
     * 判断一个整数是否为素数
     *
     * @param num 待判断的整数
     * @return 如果是素数返回true，否则返回false
     */
    private static boolean isPrimeNumber(int num) {
        // 素数定义：大于1的自然数，除了1和它本身，不能被其他自然数整除
        if (num < 2) {
            return false;
        }

        // 优化：只需检查到num的平方根即可。
        // 如果num有一个因子k > sqrt(num)，那么它必然有一个因子 num/k < sqrt(num)。
        // 因此，我们只需要检查到sqrt(num)。
        // 这里使用 num / 2 也是可行的，但效率略低于 sqrt(num)。
        for (int i = 2; i * i <= num; i++) { // 优化为 i * i <= num
            if (num % i == 0) {
                return false; // 找到因子，不是素数
            }
        }
        return true; // 没有找到因子，是素数
    }
}