Python 标准库之 random 模块

Python 的 random 模块提供了生成伪随机数的工具，可用于模拟随机过程、生成测试数据、实现随机化算法等场景。以下是该模块的核心功能和常见用法：

1. 随机数生成基础

1.1 浮点数随机数

python

import random

# 生成 [0.0, 1.0) 范围内的随机浮点数
random.random()  

# 生成 [a, b] 范围内的随机浮点数
random.uniform(1, 10)  

1.2 整数随机数

python

# 生成 [a, b] 范围内的随机整数（包含两端）
random.randint(1, 6)  # 模拟掷骰子

# 从 range(a, b, step) 中随机选择一个整数
random.randrange(0, 100, 2)  # 随机偶数

2. 序列操作

2.1 随机选择元素

python

# 从非空序列中随机选择一个元素
random.choice(['apple', 'banana', 'cherry'])

# 从非空序列中随机选择 k 个元素（可重复）
random.choices(['red', 'green', 'blue'], k=3)  # 可能重复

2.2 打乱序列

python

# 原地打乱列表元素的顺序（直接修改原列表）
items = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(items)
print(items)  # 例如：[3, 1, 5, 4, 2]

2.3 随机采样

python

# 从序列中随机选择 k 个不重复的元素
random.sample(range(100), k=5)  # 常用于抽奖

3. 概率分布

python

# 正态分布（高斯分布）
random.gauss(mu=0, sigma=1)  # 均值 mu，标准差 sigma

# 其他分布：指数分布、贝塔分布等
random.expovariate(lambd=0.5)  # 指数分布

4. 随机数生成器种子（Seed）

通过设置相同的种子，可以重现相同的随机序列，常用于测试。

python

random.seed(42)  # 设置种子
print(random.random())  # 输出固定值：0.6394267984578837

random.seed(42)  # 重置种子
print(random.random())  # 再次输出相同值

5. 安全随机数（加密场景）

若需生成密码学安全的随机数（如令牌、密钥），建议使用 secrets 模块：

python

import secrets

# 生成安全的随机整数
secrets.randbelow(100)  # 0-99 范围内的安全随机数

# 生成安全的随机字节
secrets.token_bytes(16)  # 16 字节随机数据（适用于生成密钥）

注意事项

• 伪随机性：random 生成的是伪随机数，由确定性算法根据种子计算。
• 线程安全：多线程环境下，每次调用 random 函数会自动加锁，避免冲突。
• 加密安全：random 不适合用于加密场景，需使用 secrets 或 os.urandom。