Python中的隨機數生成函數：random.randrange()

隨機數在編程中使用廣泛，在許多場合都需要生成隨機數。Python提供了random模塊，可以輕鬆地生成隨機數。其中，random.randrange()函數可以用於生成指定範圍內的隨機整數。接下來，我們將從多個方面對random.randrange()函數做詳細闡述。

一、基本用法

random.randrange()函數用於在指定範圍內生成整數，其語法如下所示：

random.randrange([start,] stop [, step])

參數說明：
– start：可選參數，表示開始的數字，默認為0。
– stop：必需參數，表示結束的數字（生成的隨機數不包含該數字）。
– step：可選參數，表示步長。如果不提供此參數或為None，則步長默認為1。

例如，我們可以使用以下代碼生成一個範圍為1~10，步長為2的隨機整數：

import random

num = random.randrange(1, 10, 2)
print(num)

輸出結果可能是3、5、7等。

二、使用隨機種子

在生成隨機數時，我們可以使用隨機種子。指定相同的隨機種子，每次生成的隨機數序列將保持一致。這很有用，例如在測試中需要重複相同的操作，或者在模擬中需要獲得可重複的隨機結果。

可以使用random.seed()函數指定隨機種子，其語法如下所示：

random.seed([x])

參數說明：
– x：可選參數，表示隨機種子的值。如果不提供該參數，則使用系統時間作為隨機種子。

例如，我們可以使用以下代碼生成相同的隨機數序列：

import random

random.seed(2021)
print(random.randrange(1, 10, 2))
print(random.randrange(1, 10, 2))
print(random.randrange(1, 10, 2))

輸出結果將會是一致的，例如3、5、7。

三、使用列表生成隨機數

除了指定範圍和步長生成隨機數外，我們還可以從給定的列表中生成隨機元素。這個方法有時比較實用，例如在從給定的列表中隨機選擇元素的時候。

可以使用random.choice()函數從給定的序列中隨機選擇某個元素，其語法如下所示：

random.choice(seq)

參數說明：
– seq：必需參數，表示給定的序列。

例如，我們可以使用以下代碼從給定的列表中隨機選擇一個元素：

import random

liste = ["apple", "banana", "cherry"]
fruit = random.choice(liste)
print(fruit)

輸出結果可能是”apple”、”banana”或”cherry”。

四、使用隨機洗牌列表

除了在給定的序列中隨機選擇元素外，我們還可以使用random.shuffle()函數將給定的序列進行隨機洗牌。

其語法如下所示：

random.shuffle(x[, random])

參數說明：
– x：必需參數，表示要洗牌的序列。
– random：可選參數，表示隨機數生成器。

例如，我們可以使用以下代碼將給定的列表隨機洗牌：

import random

liste = ["apple", "banana", "cherry"]
random.shuffle(liste)
print(liste)

輸出結果可能是[“cherry”, “apple”, “banana”]、[“banana”, “apple”, “cherry”]等等。

五、使用隨機浮點數生成函數

除了生成整型隨機數外，我們還可以使用random模塊的另一個函數random.random()生成隨機浮點數。其生成範圍為0~1（不包括1）之間的浮點型數字。

例如，我們可以使用以下代碼生成一個隨機浮點數：

import random

num = random.random()
print(num)

輸出結果可能是0.1、0.365、0.789等等。

六、使用隨機高斯分布函數

除了使用隨機整數和隨機浮點數外，我們還可以使用random模塊的另一個函數random.gauss()生成符合高斯分布的隨機浮點數。

其語法如下所示：

random.gauss(mu, sigma)

參數說明：
– mu：必需參數，表示均值。
– sigma：必需參數，表示標準差。

例如，我們可以使用以下代碼生成一個均值為0、標準差為1的隨機高斯分布的隨機浮點數：

import random

num = random.gauss(0, 1)
print(num)

輸出結果可能是-1.234、0.777、1.345等等。

七、使用隨機驗證碼生成器

利用random模塊，我們還可以輕鬆生成隨機的驗證碼。例如，我們可以生成一個包含數字和大寫字母的4位字符串，作為驗證碼。

下面是一個簡單的示例代碼：

import random
import string

def generate_code(length):
    code = ""
    chars = string.digits + string.ascii_uppercase
    for i in range(length):
        code += random.choice(chars)
    return code

code = generate_code(4)
print(code)

輸出結果可能是”5T3D”、”2A8Z”、”9W4N”等等。

八、結語

在這篇文章中，我們側重介紹了random模塊中的一些隨機數生成函數的用法。使用這些函數可以輕鬆生成隨機數，同時也可以更好地運用到編程中的各種場景中。