[Python] 利用random模組提取隨機數據

Python 的標準庫提供了多種處理隨機數字的工具。在許多應用程序中，我們可能需要產生一個一致或固定的隨機數字序列，特別是用於測試或重現實驗。本文重點介紹如何使用 Python 的 random 模組創建固定隨機序列，並闡明在未明確指定的情況下隨機種子是如何生成的。

使用 Python 的 random 模組

了解 random 函數

Python 的 random 函數返回一個介於 0 到 1 之間的隨機浮點數。這個範圍包括 0 但不包括 1。

import random

print(random.random())  # 示範輸出: 0.7391765812285283

初始化隨機種子

要產生相同的隨機數字序列，Python 允許您設置種子值。當種子未明確設置時，系統時間或進程 ID 可能用作種子值。

import random

random.seed(42)
print(random.random())  # 輸出: 0.6394267984578837

如果未設置種子，則基於像時間這樣的系統參數初始化隨機性，這意味著序列將在不同的運行中改變：

print(random.random())  # 每次輸出將有所不同

生成固定隨機數字

以下是您可以使用種子生成固定隨機數字序列的方式：

random.seed(10)
for i in range(5):
    print(random.randint(1, 10))  # 輸出: 10, 9, 1, 8, 10

洗牌和選擇函數

Python 的 random 模組還提供了像 shuffle 和 choice 這樣的功能。

• shuffle：此功能將給定的序列打亂。

arr = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(arr)
print(arr)  # 輸出: [2, 1, 4, 5, 3]

• choice：此功能從非空序列中返回隨機元素。

print(random.choice(['蘋果', '香蕉', '櫻桃']))  # 輸出: 櫻桃

總之，Python 的 random 模組提供了一種簡單的方法來生成固定的隨機序列，對於一致的測試和實驗至關重要。理解種子的原則並利用像 shuffle 和 choice 這樣的功能，為開發人員在各種應用程序中處理隨機化提供了強大的工具包。

常見問答

1. 為什麼生成固定隨機序列是重要的？ 固定的隨機序列確保了結果在不同的運行中保持一致，對於測試和重現實驗至關重要。
2. 如果我在隨機模組中不設置種子值會怎麼樣？ 如果未設置種子值，系統可能會使用像時間或進程 ID 這樣的參數來初始化隨機性，導致每次運行序列不同。
3. 我可以使用隨機模組以固定模式洗牌清單嗎？ 是的，通過使用 random.shuffle 方法與固定種子，您可以以一致的模式洗牌清單。
4. 我如何一致地從列表中選擇隨機元素？ 通過使用 random.choice 與固定種子，您可以一致地從列表中選擇隨機元素。
5. 隨機模組提供的隨機性是否有任何限制？ random 模組不適合用於加密目的，因為它並不提供真正的隨機性。它是為建模、模擬和其他非安全相關任務而設計的。