Python3 random 模块

random 是 Python 标准库中用于生成伪随机数的模块，提供了丰富的随机数生成和随机操作功能，适用于模拟、抽样、打乱顺序等场景。它生成的随机数基于特定算法（伪随机），但对大多数应用场景已足够 "随机"。

一、基本随机数生成

1. random.random()：生成 [0.0, 1.0) 之间的随机浮点数

最基础的随机函数，返回一个大于等于 0.0 且小于 1.0 的浮点数。

 

import random

print(random.random())  # 示例输出：0.7626364327854683
print(random.random())  # 示例输出：0.1258937492145871

 

2. random.uniform(a, b)：生成 [a, b] 或 [b, a] 之间的随机浮点数

返回一个在 a 和 b 之间（包含两端）的随机浮点数，若 a > b 则自动交换范围。

print(random.uniform(1, 5))   # 示例：3.821947361245891
print(random.uniform(5, 1))   # 示例：2.103874621598743（与上面范围相同）

 

二、整数随机生成

1. random.randint(a, b)：生成 [a, b] 之间的随机整数

返回一个大于等于 a 且小于等于 b 的整数（包含两端），要求 a <= b，否则报错。

 

print(random.randint(1, 10))  # 示例：7（1到10之间的整数，包括1和10）
print(random.randint(0, 0))   # 结果必为0（范围只有一个值）

 

2. random.randrange(start, stop[, step])：生成指定步长的随机整数

从 range(start, stop, step) 序列中随机选择一个整数，不包含 stop（与 range 规则一致）。

 

# 生成 1-9 之间的奇数（步长为2）
print(random.randrange(1, 10, 2))  # 可能输出：1, 3, 5, 7, 9

# 省略 start 时，默认从0开始
print(random.randrange(5))  # 等价于 range(5)，可能输出：0,1,2,3,4

 

三、序列随机操作

1. random.choice(seq)：从非空序列中随机选择一个元素

若序列为空（如空列表），会抛出 IndexError。

 

fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "草莓"]
print(random.choice(fruits))  # 示例："香蕉"

# 对字符串（也是序列）操作
print(random.choice("hello"))  # 示例："l"

 

2. random.choices(population, weights=None, k=1)：有放回地随机选择多个元素

• population：待选择的序列
• weights：可选参数，为每个元素指定权重（概率），权重越高被选中概率越大
• k：选择的数量（默认 1）

# 基础用法：有放回抽样（可能重复）
nums = [1, 2, 3, 4]
print(random.choices(nums, k=3))  # 示例：[2, 2, 4]（允许重复）

# 带权重的选择：权重总和无需为1，按比例计算概率
print(random.choices(["A", "B", "C"], weights=[5, 3, 2], k=10))
# 示例：['A', 'A', 'B', 'A', 'C', 'A', 'B', 'A', 'B', 'A']（A出现概率最高）

 

3. random.sample(population, k)：无放回地随机选择 k 个元素

从序列中选择 k 个不重复的元素（要求 k <= len(population)，否则报错）。

cards = ["红桃A", "方块5", "黑桃K", "梅花10", "大王"]
# 随机选3张不重复的牌
print(random.sample(cards, 3))  # 示例：['梅花10', '红桃A', '黑桃K']

 

4. random.shuffle(x)：原地打乱序列（修改原序列）

仅作用于可变序列（如列表），不可作用于字符串、元组等不可变序列。

arr = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(arr)  # 原地打乱，无返回值
print(arr)  # 示例：[3, 1, 5, 2, 4]

 

四、随机数种子：保证随机性可重复

random 模块生成的是 "伪随机数"，其序列由初始 "种子" 决定。若设置相同的种子，每次运行会生成相同的随机序列，便于测试和复现。

 

通过 random.seed(a) 设置种子：

 

# 第一次运行：设置种子为10
random.seed(10)
print(random.random())  # 输出：0.5714025946899135
print(random.randint(1, 10))  # 输出：9

# 第二次运行：再次设置相同种子
random.seed(10)
print(random.random())  # 输出：0.5714025946899135（与第一次相同）
print(random.randint(1, 10))  # 输出：9（与第一次相同）

 

 

• 若不主动设置种子，默认使用系统时间（精确到微秒）作为种子，因此每次运行结果不同。

五、其他常用功能

1. 生成随机字符串

结合 string 模块（提供字母、数字等字符集），可生成随机密码、验证码等。

import string

# 生成包含大小写字母、数字的6位随机密码
chars = string.ascii_letters + string.digits  # 所有大小写字母+数字
password = ''.join(random.sample(chars, 6))
print(password)  # 示例："K3pR7q"

 

2. 正态分布随机数

random.gauss(mu, sigma) 生成符合正态分布的随机数，mu 为均值，sigma 为标准差（更高效）；random.normalvariate(mu, sigma) 功能相同，但性能略低。

 

# 生成均值为0，标准差为1的正态分布随机数
print(random.gauss(0, 1))  # 示例：-0.3241043927457278

 

六、注意事项

1. 伪随机性：random 模块不适合加密场景（如生成密钥），加密需用 secrets 模块（Python 3.6+）。
2. 线程安全：random 模块的函数不是线程安全的，多线程环境下需加锁或使用 Random 类实例（每个线程一个实例）。
3. 不可变序列：shuffle() 不能直接作用于字符串 / 元组，需先转为列表：

   s = "hello"
   lst = list(s)
   random.shuffle(lst)
   print(''.join(lst))  # 示例："lehlo"
   

    
    

总结

random 模块覆盖了大多数随机操作需求，从基础的随机数生成到序列抽样、打乱等。核心函数包括：

 

• 浮点数：random()、uniform()
• 整数：randint()、randrange()
• 序列操作：choice()、choices()、sample()、shuffle()
• 种子控制：seed()