在Python中，我們可以使用random模塊生成隨機(jī)數(shù)。但是，在某些情況下，程序需要重現(xiàn)的隨機(jī)序列。這時候就需要使用隨機(jī)數(shù)種子來控制隨機(jī)數(shù)的生成。
一、隨機(jī)數(shù)與種子簡介
一個隨機(jī)數(shù)就是指在一定范圍內(nèi)的任意數(shù)字。在計(jì)算機(jī)中，隨機(jī)數(shù)通常使用偽隨機(jī)數(shù)生成器來生成。偽隨機(jī)數(shù)生成器是一個計(jì)算機(jī)程序，它按照一定的算法和種子值來生成隨機(jī)數(shù)。
隨機(jī)數(shù)生成器中的種子值可以看作是一個起點(diǎn)，它決定了偽隨機(jī)數(shù)生成器生成隨機(jī)數(shù)的序列。如果兩個隨機(jī)數(shù)生成器的種子值相同，那么它們所生成的隨機(jī)數(shù)序列也會相同。反之，如果它們的種子值不同，那么它們的隨機(jī)數(shù)序列也會不同。
二、random模塊的隨機(jī)數(shù)生成函數(shù)
在Python的random模塊中，有許多函數(shù)可以幫助我們生成隨機(jī)數(shù)。下面是幾個常用的函數(shù)：
import random
# 生成一個[0,1)之間的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)
random.random()
# 生成一個[a,b]之間的隨機(jī)整數(shù)
a, b = 1, 10
random.randint(a,b)
# 從序列中隨機(jī)選取一個元素
seq = [1, 2, 3, 4, 5]
random.choice(seq)
# 將序列中的元素隨機(jī)排序
random.shuffle(seq)
三、控制隨機(jī)數(shù)生成的方法
1. 函數(shù)seed()
在Python中，使用函數(shù)seed(a=None)來設(shè)置隨機(jī)數(shù)生成器的種子值。
當(dāng)種子值a為None時，使用系統(tǒng)當(dāng)前時間作為種子值。因此，每次運(yùn)行程序生成的隨機(jī)數(shù)序列都會不同。
import random
# 使用系統(tǒng)當(dāng)前時間作為種子值生成隨機(jī)數(shù)序列1
random.seed()
seq1 = [random.randint(1,100) for _ in range(5)]
print(seq1)
# 使用系統(tǒng)當(dāng)前時間作為種子值再次生成隨機(jī)數(shù)序列2
random.seed()
seq2 = [random.randint(1,100) for _ in range(5)]
print(seq2)
輸出：
[50, 88, 85, 28, 71]
[84, 44, 80, 47, 79]
當(dāng)種子值a固定時，程序每次運(yùn)行生成的隨機(jī)數(shù)序列都會相同。
import random
# 將種子值設(shè)置為1，生成隨機(jī)數(shù)序列1
random.seed(1)
seq1 = [random.randint(1,100) for _ in range(5)]
print(seq1)
# 再次將種子值設(shè)置為1，生成隨機(jī)數(shù)序列2
random.seed(1)
seq2 = [random.randint(1,100) for _ in range(5)]
print(seq2)
輸出：
[17, 72, 97, 8, 32]
[17, 72, 97, 8, 32]
2. 函數(shù)randrange()
和函數(shù)randint(a,b)類似，函數(shù)randrange(start,stop,step)可以用來生成一個[start,stop)之間以step為步長的隨機(jī)整數(shù)，但它可以接受一個可選的參數(shù)，用來設(shè)置隨機(jī)數(shù)生成器的種子值。
import random
# 種子值為None，生成隨機(jī)數(shù)序列1
seq1 = [random.randrange(0,10,2) for _ in range(5)]
print(seq1)
# 種子值為1，生成隨機(jī)數(shù)序列2
random.seed(1)
seq2 = [random.randrange(0,10,2) for _ in range(5)]
print(seq2)
輸出:
[8, 8, 8, 2, 0]
[0, 8, 4, 8, 8]
3. 函數(shù)shuffle()
函數(shù)shuffle(seq, random=None)將序列seq隨機(jī)排序，可以接受一個可選的參數(shù)random，用來設(shè)置隨機(jī)數(shù)生成器的種子值。
import random
seq = [1, 2, 3, 4, 5]
# 種子值為None，隨機(jī)排序seq
random.shuffle(seq)
print(seq)
# 種子值為1，隨機(jī)排序seq
random.seed(1)
random.shuffle(seq)
print(seq)
輸出：
[4, 1, 5, 2, 3]
[2, 1, 4, 5, 3]
四、隨機(jī)數(shù)應(yīng)用
隨機(jī)數(shù)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，例如：
生成游戲中的隨機(jī)地圖、角色、物品等
模擬實(shí)驗(yàn)和觀察隨機(jī)事件的產(chǎn)生分布情況
加密算法中的隨機(jī)數(shù)生成
用來評估算法的性能
總結(jié)
在Python中，我們可以使用random模塊來生成隨機(jī)數(shù)，使用seed()函數(shù)來控制隨機(jī)數(shù)的生成。了解和掌握隨機(jī)數(shù)的生成，在實(shí)際開發(fā)中可以更加靈活地運(yùn)用Python。
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