random隨機(jī)數(shù)

1.概述

random用來生成一些隨機(jī)數(shù)，下面介紹random模塊提供的方法根據(jù)需求生成不同的隨機(jī)數(shù)。

2.random常用操作

2.1.random默認(rèn)隨機(jī)數(shù)

random()函數(shù)返回一個隨機(jī)的浮點(diǎn)值，默認(rèn)返回值范圍在0 <= n < 1.0區(qū)間

import randomfor i in range(5):print('%04.3f' % random.random(), end=' ')
print()

運(yùn)行結(jié)果

0.481 0.369 0.876 0.659 0.124 

2.2.指定范圍隨機(jī)數(shù)

生成一個指定數(shù)值區(qū)間內(nèi)的數(shù)，則要用uniform()

import randomfor i in range(5):print('{:04.3f}'.format(random.uniform(1, 100)), end=' ')
print()

運(yùn)行結(jié)果

68.240 10.768 30.234 80.859 91.582 

randrange()是從區(qū)間選擇值的方式，可以指定開始值，結(jié)束值，步長。
randrange更高效，因為它并沒有真正構(gòu)造區(qū)間。

import randomfor i in range(3):print(random.randrange(0, 101, 5), end=' ')
print()

運(yùn)行結(jié)果

90 15 50 

2.3.指定種子

如果需要重復(fù)使用相同值的隨機(jī)序列，random提供了seed函數(shù)，他可以生成一個期望的值集。seed參數(shù)可以使任意可散列對象。

例如第一次運(yùn)行random生成了一系列的隨機(jī)值，第二次運(yùn)行希望使用第一次生成的值，通過設(shè)置相同的seed值，即可保持隨機(jī)的值不變。

import randomrandom.seed(1)for i in range(5):print('{:04.3f}'.format(random.random()), end=' ')
print()

重復(fù)運(yùn)行上面的代碼，只要不改變seed值，它生成的隨機(jī)值是一樣的。

# 第一次運(yùn)行
0.134 0.847 0.764 0.255 0.495
#第二次運(yùn)行
0.134 0.847 0.764 0.255 0.495

2.4.隨機(jī)整數(shù)

random將生成浮點(diǎn)數(shù)，可以把結(jié)果轉(zhuǎn)換為整數(shù)，不過直接使用randint生成整數(shù)會更方便。

import randomprint('[1, 100]:', end=' ')for i in range(3):print(random.randint(1, 100), end=' ')print('\n[-5, 5]:', end=' ')
for i in range(3):print(random.randint(-5, 5), end=' ')
print()

運(yùn)行代碼，返回整數(shù)隨機(jī)值

[1, 100]: 4 50 56 
[-5, 5]: 4 -5 2 

2.5.隨機(jī)選擇元素

random包含一個choice()函數(shù)，可以從隨機(jī)序列中隨機(jī)選擇值。下面模擬一個拋硬幣10 000次統(tǒng)計面朝上和面朝下次數(shù)。

import randomoutcomes = {'heads': 0,'tails': 0,
}
sides = list(outcomes.keys())for i in range(10000):outcomes[random.choice(sides)] += 1print('Heads:', outcomes['heads'])
print('Tails:', outcomes['tails'])

運(yùn)行結(jié)果，統(tǒng)計了隨機(jī)選擇了硬幣的次數(shù)。

Heads: 5055
Tails: 4945

2.6.排列

要模擬一個撲克牌游戲，需要把一副撲克牌混起來，然后發(fā)牌，同一張牌不能重復(fù)使用?？梢杂胹huffle()洗牌，然后在發(fā)牌時刪除所發(fā)的牌。

import random
import itertoolsFACE_CARDS = ('J', 'Q', 'K', 'A')
SUITS = ('H', 'D', 'C', 'S')def new_deck():return [# Always use 2 places for the value, so the strings# are a consistent width.'{:>2}{}'.format(*c)for c in itertools.product(itertools.chain(range(2, 11), FACE_CARDS),SUITS,)]def show_deck(deck):p_deck = deck[:]while p_deck:row = p_deck[:13]p_deck = p_deck[13:]for j in row:print(j, end=' ')print()# Make a new deck, with the cards in order
deck = new_deck()
print('Initial deck:')
show_deck(deck)# Shuffle the deck to randomize the order
random.shuffle(deck)
print('\nShuffled deck:')
show_deck(deck)# Deal 4 hands of 5 cards each
hands = [[], [], [], []]for i in range(5):for h in hands:h.append(deck.pop())# Show the hands
print('\nHands:')
for n, h in enumerate(hands):print('{}:'.format(n + 1), end=' ')for c in h:print(c, end=' ')print()# Show the remaining deck
print('\nRemaining deck:')
show_deck(deck)

2.7.不重復(fù)采樣

有些時候生成的隨機(jī)數(shù)可能會包含重復(fù)值，使用sample()函數(shù)可以從序列中隨機(jī)取值保證值不重復(fù)。

from random import sample
data = [i for i in range(100)] # 列表推導(dǎo)式
result = sample(data, 10)
print(result)

運(yùn)行上面的代碼，sample從列表中隨機(jī)取值，保證取到的值不重復(fù)

[86, 34, 56, 48, 21, 75, 79, 3, 57, 38]

2.8.并發(fā)生成隨機(jī)數(shù)

random包括一個Random類，管理多個隨機(jī)數(shù)狀態(tài)，每個實(shí)例都可以單獨(dú)使用互不干擾。

import random
import timeprint('Default initializiation:\n')r1 = random.Random()
r2 = random.Random()for i in range(3):print('{:04.3f}  {:04.3f}'.format(r1.random(), r2.random()))print('\nSame seed:\n')seed = time.time()
r1 = random.Random(seed)
r2 = random.Random(seed)for i in range(3):print('{:04.3f}  {:04.3f}'.format(r1.random(), r2.random()))

運(yùn)行上面的代碼，第二個使用了seed兩個隨機(jī)對象的值是相同的。

Default initializiation:0.666  0.946
0.080  0.385
0.315  0.768Same seed:0.112  0.112
0.657  0.657
0.064  0.064

2.9.系統(tǒng)隨機(jī)

系統(tǒng)提供了一個隨機(jī)數(shù)生成器，random通過SystemRandom類提供的功能，可以生成隨機(jī)數(shù)。不過使用os.urandom()生成值，該值構(gòu)成所有其他算法的基礎(chǔ)。
SystemRandom產(chǎn)生的序列是不可再生的，來自于系統(tǒng)的隨機(jī)性而不是軟件狀態(tài)，所以seed不再起作用。

import random
import timeprint('Default initializiation:\n')r1 = random.SystemRandom()
r2 = random.SystemRandom()for i in range(3):print('{:04.3f}  {:04.3f}'.format(r1.random(), r2.random()))print('\nSame seed:\n')seed = time.time()
r1 = random.SystemRandom(seed)
r2 = random.SystemRandom(seed)for i in range(3):print('{:04.3f}  {:04.3f}'.format(r1.random(), r2.random()))

運(yùn)行代碼，結(jié)果顯示seed不再起作用。

Default initializiation:0.649  0.422
0.560  0.225
0.530  0.189Same seed:0.526  0.408
0.293  0.111
0.032  0.837