python基础（random随机模块）

random模块

模块random包含生成伪随机数的函数，有助于编写模拟程序或生成随机输出的程序。请注意，虽然这些函数生成的数字好像是完全随机的，但它们背后的系统是可预测的。如果你要求真正的随机（如用于加密或实现与安全相关的功能），应考虑使用模块os中的函数urandom。模块random中的SystemRandom类基于的功能与urandom类似，可提供接近于真正随机的数据。

                                                                模块random中一些重要的函数
                                                      函 数                                                   描 述
                                                   random()                          返回一个0~1（含）的随机实数
                                                getrandbits(n)                   以长整数方式返回n个随机的二进制位
                                                 uniform(a, b)                       返回一个a~b（含）的随机实数
                                     randrange([start], stop, [step])     从range(start, stop, step)中随机地选择一个数
                                                choice(seq)                         从序列seq中随机地选择一个元素
                                        shuffle(seq[, random])                           就地打乱序列seq
                                              sample(seq, n)                 从序列seq中随机地选择n个值不同的元素

 

1. 函数random.random是最基本的随机函数之一，它返回一个0~1（含）的伪随机数。除非这正是你需要的，否则可能应使用其他提供了额外功能的函数。
2. 函数random.getrandbits以一个整数的方式返回指定数量的二进制位。
3. 向函数random.uniform提供了两个数字参数a和b时，它返回一个a~b（含）的随机（均匀分布的）实数。例如，如果你需要一个随机角度，可使用uniform(0, 360)。
4. 函数random.randrange是生成随机整数的标准函数。为指定这个随机整数所在的范围，你可像调用range那样给这个函数提供参数。例如，要生成一个1~10（含）的随机整数，可使用randrange(1, 11)或randrange(10) + 1。要生成一个小于20的随机正奇数，可使用randrange(1,20, 2)。
5. 函数random.choice从给定序列中随机（均匀）地选择一个元素。
6. 函数random.shuffle随机地打乱一个可变序列中的元素，并确保每种可能的排列顺序出现的概率相同。
7. 函数random.sample从给定序列中随机（均匀）地选择指定数量的元素，并确保所选择元素的值各不相同。

 

编写与统计相关的程序时，可使用其他类似于uniform的函数，它们返回按各种分布随机采集的数字，如贝塔分布、指数分布、高斯分布等。

来看几个使用模块random的示例。在这些示例中，我将使用前面介绍的模块time中的几个函数。首先，获取表示时间段（2016年）上限和下限的实数。为此，可使用时间元组来表示日期（将星期、儒略日和夏令时都设置为-1，让Python去计算它们的正确值），并对这些元组调用mktime：
from random import * 
from time import * 
date1 = (2016, 1, 1, 0, 0, 0, -1, -1, -1) 
time1 = mktime(date1) 
date2 = (2017, 1, 1, 0, 0, 0, -1, -1, -1) 
time2 = mktime(date2) 
接下来，以均匀的方式生成一个位于该范围内（不包括上限）的随机数：
>>> random_time = uniform(time1, time2) 
然后，将这个数转换为易于理解的日期。
>>> print(asctime(localtime(random_time))) 
Tue Aug 16 10:11:04 2016 
在接下来的示例中，我们询问用户要掷多少个骰子、每个骰子有多少面。掷骰子的机制是使用randrange和for循环实现的。
from random import randrange 
num = int(input('How many dice? ')) 
sides = int(input('How many sides per die? ')) 
sum = 0 
for i in range(num): sum += randrange(sides) + 1 
print('The result is', sum) 
如果将这些代码放在一个脚本文件中并运行它，将看到类似于下面的交互过程：
How many dice? 3 
How many sides per die? 6 
The result is 10 
现在假设你创建了一个文本文件，其中每行都包含一种运气情况（fortune），那么就可使用前面介绍的模块fileinput将这些情况放到一个列表中，再随机地选择一种。
# fortune.py 
import fileinput, random 
fortunes = list(fileinput.input()) 
print random.choice(fortunes) 
在UNIX和macOS中，可使用标准字典文件/usr/share/dict/words来测试这个程序，这将获得一个随机的单词。
$ python fortune.py /usr/share/dict/words 
dodge 

来看最后一个示例。假设你要编写一个程序，在用户每次按回车键时都发给他一张牌。另外，你还要确保发给用户的每张牌都不同。为此，首先创建“一副牌”，也就是一个字符串列表。
>>> values = list(range(1, 11)) + 'Jack Queen King'.split() 
>>> suits = 'diamonds clubs hearts spades'.split() 
>>> deck = ['{} of {}'.format(v, s) for v in values for s in suits] 
刚才创建的这副牌并不太适合玩游戏。我们来看看其中一些牌：
>>> from pprint import pprint 
>>> pprint(deck[:12]) 
['1 of diamonds', 
 '1 of clubs', 
 '1 of hearts', 
 '1 of spades', 
 '2 of diamonds', 
 '2 of clubs', 
 '2 of hearts', 
 '2 of spades', 
 '3 of diamonds', 
 '3 of clubs', 
 '3 of hearts', 
 '3 of spades'] 
太有规律了，对吧？这个问题很容易修复。
>>> from random import shuffle 
>>> shuffle(deck) 
>>> pprint(deck[:12]) 
['3 of spades', 
 '2 of diamonds', 
 '5 of diamonds', 
 '6 of spades', 
 '8 of diamonds', 
 '1 of clubs', 
 '5 of hearts', 
 'Queen of diamonds', 
 'Queen of hearts', 
 'King of hearts', 
 'Jack of diamonds', 
 'Queen of clubs'] 
请注意，这里只打印了开头12张牌，旨在节省篇幅。如果你愿意，完全可以自己查看整副牌。
最后，要让Python在用户每次按回车键时都给他发一张牌，直到牌发完为止，只需创建一个简单的while循环。如果将创建整副牌的代码放在了一个程序文件中，那么只需在这个文件末尾添加如下代码即可：
while deck: input(deck.pop()) 
请注意，如果在交互式解释器中尝试运行这个while循环，那么每当你按回车键时都将打印一个空字符串。这是因为input返回你输入的内容（什么都没有），然后这些内容将被打印出来。在普通程序中，将忽略input返回的值。要在交互式解释器中也忽略input返回的值，只需将其赋给一个你不会再理会的变量，并将这个变量命名为ignore。