Python 3: Генерация случайных чисел (модуль random)
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:
random.random
random.random() — возвращает псевдослучайное число от 0.0 до 1.0
random.random() 0.07500815468466127
random.seed
random.seed() — 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(, ) — возвращает псевдослучайное вещественное число в диапазоне от до :
random.uniform(0, 20) 15.330185127252884 random.uniform(0, 20) 18.092324756265473
random.randint
random.randint(, ) — возвращает псевдослучайное целое число в диапазоне от до :
random.randint(1,27) 9 random.randint(1,27) 22
random.choince
random.choince() — 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(, , ) — возвращает случайно выбранное число из последовательности.
random.shuffle
random.shuffle() — 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.
Ссылки
Модуль Random для генерации случайных чисел в Python
Этот модуль реализует генераторы псевдослучайных чисел под различные потребности.
- Для целых чисел есть выбор одного из диапазона.
- Для последовательностей — выбор случайного элемента, функция случайной сортировки списка и функция случайного выбора нескольких элементов из последовательности.
- Есть функции для вычисления однородных, нормальных (Гауссовских), логнормальных, отрицательных экспоненциальных, гамма и бета распределений.
- Для генерации распределений углов доступно распределение фон Мизеса.
Почти все функции модуля зависят от основной функции random() , которая генерирует случайным образом чисто с плавающей точкой(далее float) равномерно в полуоткрытом диапазоне [0.0, 1.0).
Python использует Mersenne Twister в качестве основного генератора. Он производит 53-битные точные float и имеет период 2**19937-1. Основная его реализация в C быстрая и многопоточная. Mersenne Twister один из наиболее широко протестированных генераторов случайных чисел. Однако, будучи полностью детерминированным, он подходит не для любых целей, особенно для криптографических.
Модуль random так же предоставляет класс SystemRandom . Этот класс использует системную функцию os.urandom() для генерации случайных чисел из источников, которые предоставляет операционная система.
Псевдослучайные генераторы этого модуля не должны использоваться в целях безопасности. Для обеспечения безопасности или для криптографического использования ознакомьтесь с модулем secrets .
Функции для целых чисел
random.randrange(stop)
random.randrange(start, stop[, step])
Возвращает случайно выбранный элемент из range(start, stop, step) . Это эквивалентно choice(range(start, stop, step)) , но не создает объект диапазона.