用NumPy生成孪生素数：如何更简洁地翻转True后的False值？

我想用NumPy生成孪生素数（差值为2的两个素数），思路是先用埃拉托斯特尼筛法生成素数数组，再筛选出差值为2的相邻素数。

目前我实现的筛选逻辑如下：

import numpy as np

def twin_primes(n: int) -> np.ndarray:
    primes = prime_wheel_sieve(n)  # 假设prime_wheel_sieve是已实现的筛法函数
    mask = np.isin(primes + 2, primes)
    mask |= np.concatenate([[False], mask])[:-1]
    return primes[mask]

预期输出（以n=1000为例）：

In [367]: twin_primes(1000)
Out[367]:
array([  3,   5,   7,  11,  13,  17,  19,  29,  31,  41,  43,  59,  61,
        71,  73, 101, 103, 107, 109, 137, 139, 149, 151, 179, 181, 191,
       193, 197, 199, 227, 229, 239, 241, 269, 271, 281, 283, 311, 313,
       347, 349, 419, 421, 431, 433, 461, 463, 521, 523, 569, 571, 599,
       601, 617, 619, 641, 643, 659, 661, 809, 811, 821, 823, 827, 829,
       857, 859, 881, 883], dtype=int64)

原逻辑中，np.isin(primes + 2, primes)能找到所有孪生素数对的第一个数（比如3、5），但没法覆盖第二个数（比如5、7）。本质是要把掩码中每个True后面的False也转为True，我现在用掩码右移后取或的方式解决，但想知道有没有更简洁的实现方式。

几种更简洁的实现方法 #

方法1：简化掩码移位写法

原逻辑的移位操作可以简化为直接截取掩码前n-1位补False开头，写法更直观：

mask = np.isin(primes + 2, primes)
# 右移一位，开头补False，避免循环移位的误判
mask |= np.concatenate([[False], mask[:-1]])

方法2：利用素数差值直接生成掩码

既然孪生素数对的相邻素数差值为2，直接计算差值后生成掩码，逻辑更清晰且效率更高：

# 计算相邻素数的差值
prime_diff = np.diff(primes)
# 初始化全False的掩码
mask = np.zeros_like(primes, dtype=bool)
# 差值为2的位置，对应当前素数和下一个素数都是孪生素数
mask[:-1][prime_diff == 2] = True
mask[1:][prime_diff == 2] = True

方法3：一行式掩码生成

结合差值判断和索引合并，用更紧凑的写法生成掩码：

diff_indices = np.where(np.diff(primes) == 2)[0]
mask = np.zeros(len(primes), dtype=bool)
mask[np.r_[diff_indices, diff_indices + 1]] = True

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ξένη Γήινος