黑马程序员Python教程[Python标准库(一)

                    [Python标准库]random——伪随机数生成器（一）

        作用：实现了多种类型的伪随机数生成器。

        Python 版本：1.4 及以后版本

        random 模块基于 Mersenne Twister 算法提供了一个快速伪随机数生成器。原先开发这个生成器是为了向蒙特卡洛模拟生成输入，Mersenne Twister算法会生成有一个大周期的近均匀分布的数，以适用于各种类型的应用。

生成随机数

        random() 函数从所生成的序列返回下一个随机的浮点数值。返回的所有值都落在 0 <= n < 1.0 区间内。

import randomfor i in xrange(5):    print '%04.3f' % random.random(),print

        重复运行这个程序会生成不同的数字序列。

        要生成一个指定数值区间内的数，则要使用 uniform()。

import randomfor i in xrange(5):    print '%04.3f' % random.uniform(1, 100),print

        传入最小值和最大值，uniform() 会使用公式 min + (max - min) * random() 来调整 random() 的返回值。

指定种子

        每次调用 random() 会生成不同的值，在一个非常大的周期之后数字才会重复。这对于生成唯一值或变化的值很有用，不过有些情况下可能需要提供相同的数据集，从而以不同的方式处理。对此，一种技术是使用一个程序来生成随机值，并保存这些随机值，以便通过一个单独的步骤另行处理。不过，这对于量很大的数据来说可能并不实用，所以 random 包含了一个 seed() 函数，用来初始化伪随机数生成器，使它能生成一个期望的值集。

import randomrandom.seed(1)for i in xrange(5):    print '%04.3f' % random.random(),print

        种子（seed）值会控制生成伪随机数所用公式产生的第一个值，由于公式是确定性的，改变种子后也就设置了要生成的整个序列。seed() 的参数可以是任意可散列对象。默认为使用一个平台特定的随机源（如果有的话）。否则，如果没有这样一个随机源，则会使用当前时间。

保存状态

        random() 使用的伪随机算法的内部状态可以保存，并用于控制后续各轮生成的随机数。继续生成随机数之前恢复一个状态，这会减少由之前输入得到重复的值或值序列的可能性。getstate() 函数会返回一些数据，以后可以用 setstate() 利用这些数据重新初始化伪随机数生成器。

import randomimport osimport cPickle as pickleif os.path.exists('state.dat'):    # Restore the previously saved state    print 'Found state.dat, initializing random module'    with open('state.dat', 'rb') as f:        state = pickle.load(f)    random.setstate(state)else:    # Use a well-known start state    print 'No state.dat, seeding'    random.seed(1)# Produce random valuesfor i in xrange(3):    print '%04.3f' % random.random(),print# Save state for next timewith open('state.dat', 'wb') as f:    pickle.dump(random.getstate(), f)# Produce more random valuesprint '\\nAfter saving state:'for i in xrange(3):    print '%04.3f' % random.random(),print

        getstate() 返回的数据是一个实现细节，所以这个例子用 pickle 将数据保存到一个文件，不过可以把它当作一个黑盒。如果程序开始时这个文件存在，则加载原来的状态并继续。每次运行时都会在保存状态之前以及之后生成一些数，以展示恢复状态会导致生成器再次生成同样的值。

随机整数

        random() 将生成浮点数。可以把结果转换为整数，不过直接使用 randint() 生成整数会更方便。

import randomprint '[1, 100]:',for i in xrange(3):    print random.randint(1, 100),print '\\n[-5, 5]:',for i in xrange(3):    print random.randint(-5, 5),print

        random() 的参数是值的闭区间的两端。这些数可以是正数或负数，不过第一个值要小于第二个值。

        randrange() 是从区间选择值的一种更一般的形式。

import randomfor i in xrange(3):    print random.randrange(0, 101, 5),print

        除了开始值（start）和结束值（stop），randrange() 还支持一个步长（step）参数，所以它完全等价于从 range(start, stop, step) 选择一个随机值。不过 randrange 更高效，因为它并没有真正构造区间。

选择随机元素

        随机数生成器有一种常见用法，即从一个枚举值序列中选择元素，即使这些值并不是数字。random 包括一个 choice() 函数，可以在一个序列中随机选择。下面这个例子模拟抛硬币 10000 次，来统计多少次面朝上，多少次面朝下。

import randomimport itertoolsoutcomes = { 'heads':0,             'tails':0,             }sides = outcomes.keys()for i in range(10000):    outcomes[ random.choice(sides) ] += 1print 'Heads:', outcomes['heads']print 'Tails:', outcomes['tails']

        由于只允许两个结果，所以不必使用数字然后再进行转换，这里对 choice() 使用了单词“heads”（表示面朝上）和“tails”（表示面朝下）。结果以表格形式存储在一个字典中，使用结果名作为键。

排列

        要模拟一个扑克牌游戏，需要把一副牌混起来，然后向玩家发牌，同一张牌不能多次使用。使用 choice() 可能导致同一张牌被发出两次，所以，可以用 shuffle() 来洗牌，然后在发各张牌时删除所发的牌。

import randomimport itertoolsFACE_CARDS = ('J', 'Q', 'K', 'A')SUITS = ('H', 'D', 'C', 'S')def new_deck():    return list(itertools.product(            itertools.chain(xrange(2, 11), FACE_CARDS),            SUITS,            ))def show_deck(deck):    p_deck = deck[:]    while p_deck:        row = p_deck[:13]        p_deck = p_deck[13:]        for j in row:            print '%2s%s' % j,        print# Make a new deck, with the cards in orderdeck = new_deck()print 'Initial deck:'show_deck(deck)# Shuffle the deck to randomize the orderrandom.shuffle(deck)print '\\nShuffled deck:'show_deck(deck)# Deal 4 hands of 5 cards eachhands = [ [], [], [], [] ]for i in xrange(5):    for h in hands:        h.append(deck.pop())# Show the handsprint '\\nHands:'for n, h in enumerate(hands):    print '%d:' % (n + 1),    for c in h:        print '%2s%s' % c,    print# Show the remaining deckprint '\\nRemining deck:'show_deck(deck)

        这些扑克牌表示为元组，由面值和一个表示花色的字母组成。要创建已发出“一手牌”，可以一次向 4 个列表分别增加一张牌，然后从这副牌中将其删除，使这些牌不会再次发出。