Python 3: Генерация случайных чисел (модуль random)

by Dmitry Mazhartsev
in Python

tagged Скрипты, Python, random

«Генерация случайных чисел слишком важна, чтобы оставлять её на волю случая»

—  Роберт Кавью

Python порождает случайные числа на основе формулы, так что они не на самом деле случайные, а, как говорят, псевдослучайные [1]. Этот способ удобен для большинства приложений (кроме онлайновых казино) [2].

Модуль random позволяет генерировать случайные числа. Прежде чем использовать модуль, необходимо подключить его с помощью инструкции:

import random

random.random

random.random() — возвращает псевдослучайное число от 0.0 до 1.0

random.random()
0.07500815468466127

random.seed

random.seed(<Параметр>) — настраивает генератор случайных чисел на новую последовательность. По умолчанию используется системное время. Если значение параметра будет одиноким, то генерируется одинокое число:

random.seed(20)
random.random()
0.9056396761745207

random.random()
0.6862541570267026

random.seed(20)
random.random()
0.9056396761745207

random.random()
0.7665092563626442

random.uniform

random.uniform(<Начало>, <Конец>) — возвращает псевдослучайное вещественное число в диапазоне от <Начало> до <Конец>:

random.uniform(0, 20)
15.330185127252884

random.uniform(0, 20)
18.092324756265473

random.randint

random.randint(<Начало>, <Конец>) — возвращает псевдослучайное целое число в диапазоне от <Начало> до <Конец>:

random.randint(1,27)
9
random.randint(1,27)
22

random.choince

random.choince(<Последовательность>) — возвращает случайный элемент из любой последовательности (строки, списка, кортежа):

random.choice('Chewbacca')
'h'
random.choice([1,2,'a','b'])
2
random.choice([1,2,'a','b'])
'a'

random.randrange

random.randrange(<Начало>, <Конец>, <Шаг>) — возвращает случайно выбранное число из последовательности.

random.shuffle

random.shuffle(<Список>) — перемешивает последовательность (изменяется сама последовательность). Поэтому функция не работает для неизменяемых объектов.

List = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
List
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
random.shuffle(List)
List
[6, 7, 1, 9, 5, 8, 3, 2, 4]

Вероятностные распределения

random.triangular(low, high, mode) — случайное число с плавающей точкой, low ≤ N ≤ high. Mode - распределение.

random.betavariate(alpha, beta) — бета-распределение. alpha>0, beta>0. Возвращает от 0 до 1.

random.expovariate(lambd) — экспоненциальное распределение. lambd равен 1/среднее желаемое. Lambd должен быть отличным от нуля. Возвращаемые значения от 0 до плюс бесконечности, если lambd положительно, и от минус бесконечности до 0, если lambd отрицательный.

random.gammavariate(alpha, beta) — гамма-распределение. Условия на параметры alpha>0 и beta>0.

random.gauss(значение, стандартное отклонение) — распределение Гаусса.

random.lognormvariate(mu, sigma) — логарифм нормального распределения. Если взять натуральный логарифм этого распределения, то вы получите нормальное распределение со средним mu и стандартным отклонением sigma. mu может иметь любое значение, и sigma должна быть больше нуля.

random.normalvariate(mu, sigma) — нормальное распределение. mu — среднее значение, sigma — стандартное отклонение.

random.vonmisesvariate(mu, kappa) — mu — средний угол, выраженный в радианах от 0 до 2π, и kappa — параметр концентрации, который должен быть больше или равен нулю. Если каппа равна нулю, это распределение сводится к случайному углу в диапазоне от 0 до 2π.

random.paretovariate(alpha) — распределение Парето.

random.weibullvariate(alpha, beta) — распределение Вейбулла.

Примеры

Генерация произвольного пароля

Хороший пароль должен быть произвольным и состоять минимум из 6 символов, в нём должны быть цифры, строчные и прописные буквы. Приготовить такой пароль можно по следующему рецепту:

import random
# Щепотка цифр
str1 = '123456789'
# Щепотка строчных букв
str2 = 'qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm'
# Щепотка прописных букв. Готовится преобразованием str2
в верхний     регистр.
str3 = str2.upper()
print(str3)
# Выведет: 'QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM'

# Соединяем все строки в одну
str4 = str1+str2+str3
print(str4)
# Выведет: '123456789qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmQWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM'

# Преобразуем получившуюся строку в список
ls = list(str4)
# Тщательно перемешиваем список
random.shuffle(ls)
# Извлекаем из списка 12 произвольных значений
psw = ''.join([random.choice(ls) for x in range(12)])
# Пароль готов
print(psw)
# Выведет: '1t9G4YPsQ5L7'

Этот же скрипт можно записать всего в две строки:

import random
print(''.join([random.choice(list('123456789qwertyuiopasdfghjklzxc
vbnmQWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM')) for x in range(12)]))

Данная команда является краткой записью цикла for, вместо неё можно было написать так:

import random
psw = '' # предварительно создаем переменную psw
for x in range(12):
    psw = psw + random.choice(list('123456789qwertyuiopasdfgh
jklzxcvbnmQWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM'))

print(psw)
# Выведет: Ci7nU6343YGZ

Данный цикл повторяется 12 раз и на каждом круге добавляет к строке psw произвольно выбранный элемент из списка.