Python 随机魔法:从抽奖到加密的终极指南
魔法对话录
小白：（挠头）我写的抽奖程序每次结果都一样，是不是被诅咒了？
专家：（掏出魔法骰子）掌握random模块，让程序充满惊喜！
基础魔法入门
1. 召唤随机模块
import random # 导入随机模块2.常用函数速查表
函数 | 作用 |
random.random() | 生成一个[0.0, 1.0)范围内的不包含整数1随机浮点数（大于等于0，小于1的小数）。 |
random.randint(a, b) | 生成一个指定范围内的随机整数，包括a和b的值 |
random.randrange(start,stop=None, step=1) | 从指定的范围内返回一个随机整数,类似于range()函数。randint函数其实调用的也是该函数。 |
random.choice(seq) | 从非空序列seq中随机选取一个元素。seq是支持切片的对象，比如列表list，元组tuple，字符串str，字节串bytes等。 |
random.choices(population, weights=None,*,cum_weights=None, k=1) | 从给定的序列中随机选择1个或者多个元素，返回的是列表list；我们可以指定每个元素被选中的概率，或者指定要选择的元素数量。该函数在Python 3.6及更高版本中才支持。 |
random.shuffleshuffle(x，random=none) | 用于打乱序列x的元素。函数会直接修改序列x，没有return。 |
random.sample(population, k,*,counts=None) | 从指定的序列population中随机获取k个不重复的元素，并返回一个list。 |
random.randbytes(n) | 随机生成n个字节的字节码。 |
random.getrandbits(k) | 随机生成k个比特位bit（1个字节=8的比特位),返回一个在范围在[0, 2**k) 范围内的随机整数。上面的randbytes函数调用的就是该函数。 |
random.seed(a=None,version=2) | 设置a等于某个值时，确保每次运行程序时生成的随机数序列都是相同的。保持默认值，每次运行程序时生成的随机数序列可能会不同。 |
random.uniform(a,b) | 生成一个在指定范围内[a, b]（包含a和b）的随机浮点数。a和b可以是整数或者浮点数。 |
3.生成随机数
# 0-1之间的浮点数
print(random.random()) # → 0.723...
# 1-10之间的整数
print(random.randint(1, 10)) # → 5
#随机生成1到1000步长为10的整数
print(random.randrange(1,1000,10))
#随机生成5到99之间的整数
print(random.randrange(5,100))
#随机生成小于100的整数
print(random.randrange(100))
#随机从序列中返回一个元素
seq_list = [1,2,3]
print(random.choice(seq_list))
# 从列表中随机选择两个元素
print(random.choices(seq_list, k=2))
# 从列表中随机选择4个元素 元素可能会重复
print(random.choices(seq_list, k=6))
#打乱序列
seq_list = [1,2,3,4,5]
random.shuffle(seq_list)
print(seq_list)
#随机返回2个元素
seq_list = [1,2,3,4,5]
print(random.sample(seq_list,2))
#随机生成20个字节
print(random.randbytes(20))
#设置a等于某个值时，确保每次运行程序时生成的随机数序列都是相同的。
random.seed('a')
print(random.randbytes(20))
print(random.getrandbits(20))
#生成一个在指定范围内[a, b]（包含a和b）的随机浮点数。
print(random.uniform(0.1,10))实战案例
案例 1：猜数字游戏
target = random.randint(1, 100)
while True:
guess = int(input("猜一个1-100的数字："))
if guess == target:
print("恭喜你猜对了！")
break案例 2：随机密码生成
chars = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789!@#$%^&*'
password = ''.join(random.choice(chars) for _ in range(8))
print(password) # → aB3$x9Fg案例 3：蒙特卡罗模拟计算 π 值
def estimate_pi(iterations):
inside = 0
for _ in range(iterations):
x, y = random.random(), random.random()
if x**2 + y**2 <= 1:
inside += 1
return 4 * inside / iterations
print(estimate_pi(1000000)) # → 3.141592...
魔法失效警告
1. 伪随机陷阱
# 错误示范（不可用于加密）
random.seed(123)
key = random.randint(0, 255) # 可预测的密钥
# 正确做法（使用secrets模块）
import secrets
key = secrets.randbits(256) # 真正的随机数
2. 空序列错误
# 错误示范
empty_list = []
print(random.choice(empty_list)) # IndexError
# 安全写法
if empty_list:
print(random.choice(empty_list))
else:
print("无可用元素")
高级魔法工具
1. 无重复抽样
players = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
print(random.sample(players, 3)) # → ['C', 'A', 'E']
2. 权重选择
items = ['谢谢参与', '一等奖', '二等奖']
weights = [80, 5, 15]
print(random.choices(items, weights=weights, k=1)) # → ['二等奖']
小白：（眼睛发亮）原来随机数还能这么玩！
专家：（神秘一笑）记住：随机数是魔法，但要用对地方！