Python random函数用法

时间:2022-09-29 西瓜芒果气泡水人气:0

首先我们需要导入random模块

1. random.random(): 返回随机生成的一个浮点数，范围在[0,1)之间

import random
print(random.random())

2. random.uniform(a, b): 返回随机生成的一个浮点数，范围在[a, b)之间

import random
print(random.uniform(1,5))

3. random.randint(a,b)：生成指定范围内的整数

import random
print(random.randint(1,10))

4. random.randrange([start],stop[,step])：用于从指定范围内按指定基数递增的集合中获取一个随机数。

例如random.randrange(10,100,2)，结果相当于从 [10,12,14,16...96,98] 序列中获取一个随机数。random.randrange (10,100,2) 的结果上与 random.choice(range(10,100,2)) 等效。

import random
print(random.randrange(10,22,3))

5. random.choice()：从指定的序列中获取一个随机元素

random.choice()从序列中获取一个随机元素，其原型为random.choice(sequence)，参数sequence表示一个有序类型。这里说明一下，sequence在Python中不是一种特定的类型，而是泛指序列数据结构。列表，元组，字符串都属于sequence。

import random
print(random.choice('学习python'))   # 从字符串中随机取一个字符
print(random.choice(['good', 'hello', 'is', 'hi', 'boy']))   # 从list列表中随机取
print(random.choice(('str', 'tuple', 'list')))   # 从tuple元组中随机取

6. random.shuffle(x[,random])：用于将一个列表中的元素打乱，随机排序

import random
p=['hehe','xixi','heihei','haha','zhizhi','lala','momo..da']
random.shuffle(p)
print(p)
x = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(x)
print(x)

7. random.sample(sequence,k)：用于从指定序列中随机获取指定长度的片段，sample()函数不会修改原有序列。

import random
list1=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
slice=random.sample(list1,5)
print(slice)
#[8, 3, 5, 9, 10]
print(list1)
#[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
x = random.sample(range(0, 10), 5)
print(x, type(x))
#[9, 2, 7, 8, 6] <class 'list'>
Words = "AppleKMedoide"
print(random.sample(Words, 3))
#['p', 'M', 'A']
print(random.sample(Words, 3))
#['d', 'i', 'l']

下面的函数需要调用numpy库

8. np.random.rand(d0, d1, …, dn): 返回一个或一组浮点数，范围在[0, 1)之间

import random
import numpy as np
x = np.random.rand()
y = np.random.rand(4)
print(x,type(x))
#0.09842641570445387 <class 'float'>
print(y,type(y))
#[0.27298291 0.12350038 0.63977128 0.90791234] <class 'numpy.ndarray'>

9. np.random.normal(loc=a, scale=b, size=()): 返回满足条件为均值=a, 标准差=b的正态分布（高斯分布）的概率密度随机数

np.random.normal(loc=a, scale=b, size=()) - 返回满足条件为均值=a, 标准差=b的正态分布（高斯分布）的概率密度随机数，size默认为None(返回1个随机数），也可以为int或数组

import random
import numpy as np
x = np.random.normal(10,0.2,2)
print(x,type(x))
#[9.78391585 9.83981096] <class 'numpy.ndarray'>
y = np.random.normal(10,0.2)
print(y,type(y))
#9.871187751372984 <class 'float'>
z = np.random.normal(0,0.1,(2,3))
print(z,type(z))
#[[-0.07114831 -0.10258022 -0.12686863]
# [-0.08988384 -0.00647591  0.06990716]] <class 'numpy.ndarray'>
z = np.random.normal(0,0.1,[2,2])
print(z,type(z))
#[[ 0.07178268 -0.00226728]
# [ 0.06585013 -0.04385656]] <class 'numpy.ndarray'>

10 np.random.randn(d0, d1, … dn): 返回标准正态分布(均值=0，标准差=1)的概率密度随机数

np.random.randn(d0, d1, ... dn): 返回标准正态分布(均值=0，标准差=1)的概率密度随机数,

import random
import numpy as np
x = np.random.randn()
y = np.random.randn(3)
z = np.random.randn(3, 3)
print(x, type(x))
print(y, type(y))
print(z, type(z))

11. np.random.standard_normal(size=()): 返回标准正态分布(均值=0，标准差=1)的概率密度随机数

np.random.standard_normal(): 返回标准正态分布(均值=0，标准差=1)的概率密度随机数, size默认为None(返回1个随机数），也可以为int或数组

import random
import numpy as np
x = np.random.standard_normal()
y = np.random.standard_normal(size=(3,3))
print(x, type(x))
print(y, type(y))

np.random.rand()与np.random.standard_normal()的方法结果相似，都是返回合符标准正态分布的随机浮点数或数组。

12. np.random.randint(a, b, size=(), dtype=int): 返回在范围在[a, b)中的随机整数（含有重复值）

np.random.randint(a, b, sizie=(), dytpe=int) - size默认为None(返回1个随机数），也可以为int或数组

import random
import numpy as np
# 从序列[0, 10)之间返回shape=(5,5)的10个随机整数（包含重复值）
x = np.random.randint(0, 10, size=(5, 5))
# 从序列[15, 20)之间返回1个随机整数（size默认为None, 则返回1个随机整数）
y = np.random.randint(15, 20)
print(x, type(x))
print(y, type(y))

13. random.seed(): 设定随机种子

在设定随机种子为10之后，random.random()的随机数将被直接设定为：0.5714025946899135

import random
random.seed(10)
x = random.random()
print(x,type(x))
random.seed(10)
y = random.random()
print(y,type(y))
z = random.random()
print(z,type(z))

random随机数是这样生成的：我们将这套复杂的算法（是叫随机数生成器吧）看成一个黑盒，把我们准备好的种子扔进去，它会返给你两个东西，一个是你想要的随机数，另一个是保证能生成下一个随机数的新的种子，把新的种子放进黑盒，又得到一个新的随机数和一个新的种子，从此在生成随机数的路上越走越远。

我们利用如下代码进行测试：

import numpy as np
if __name__ == '__main__':
    i = 0
    while i < 6:
        if i < 3:
            np.random.seed(0)
            print(np.random.randn(1, 5))
        else:
            print(np.random.randn(1, 5))
        i += 1
    i = 0
    while i < 2:
        print(np.random.randn(1, 5))
        i += 1
    print(np.random.randn(2, 5))
    np.random.seed(0)
    print("###################################")
    i = 0
    while i < 8:
        print(np.random.randn(1,5))
        i += 1

通过该实验我们可以得到以下结论：

两次利用随机数种子后，即便是跳出循环后，生成随机数的结果依然是相同的。第一次跳出while循环后，进入第二个while循环，得到的两个随机数组确实和加了随机数种子不一样。但是，后面的加了随机数种子的，八次循环中的结果和前面的结果是一样的。说明，随机数种子对后面的结果一直有影响。同时，加了随机数种子以后，后面的随机数组都是按一定的顺序生成的。
在同样的随机种子后第六次的随机数生成结果，两行五列的数组和两个一行五列的数组结果相同。说明，在生成多行随机数组时，是由单行随机数组组合而成的。
利用随机数种子，每次生成的随机数相同，就是使后面的随机数按一定的顺序生成。当随机数种子参数为0和1时，生成的随机数和我上面高亮的结果相同。说明该参数指定了一个随机数生成的起始位置。每个参数对应一个位置。并且在该参数确定后，其后面的随机数的生成顺序也就确定了。
随机数种子的参数怎么选择？我认为随意，这个参数只是确定一下随机数的起始位置。

本文综合参考了如下文章整理：

总结

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