自学编程第18课:Python random模块——让程序学会“抽签”和“摇号”

晚饭后，Tyree趴在沙发上看手机，突然喊起来：“快看快看！这个抽奖小程序，点一下按钮就随机抽一个人，好神奇！”

我凑过去看了一眼，说：“这用的是随机数。Python里也有一个专门干这个的模块，叫random。”

他立刻坐直了：“就是猜数字游戏里那个random.randint？”

“对，但它还能干更多事。比如随机点名、随机抽奖、随机洗牌……”

“那我能写一个随机点名器吗？下次我们班搞活动，我帮老师抽人。”他眼睛亮晶晶的。

我点头：“当然能，而且很简单。”

他兴奋地打开电脑，一边敲一边自言自语：“我要把全班同学的名字都输进去，然后让电脑随便抽一个……”

结果他第一次运行，就遇到了一个报错：IndexError: cannot choose from an empty list。

他愣了半天，说：“名字不是在里面吗？”我让他检查一下列表，发现他忘了把名字写进去，列表是空的。他不好意思地笑了：“如果电脑会读心术好了。”

后来我让他跟着我写了一个抽奖程序，奖品有“书包”“笔记本”“糖果”。

他想试试能不能连续抽到同一个奖品，结果用choices抽了10次，书包出现了4次，糖果只出现1次。他嘟囔：“这随机也太不公平了吧？”我告诉他，真正的随机就是这样，没有‘公平’，只有概率。

今天课程我们就来把random模块里这些有趣的函数一个个学会。从随机整数到随机选人，从抽奖到洗牌，再到生成密码。

学完之后，你也能做出各种“摇号”程序，还能理解为什么你抽卡总是抽不到SSR。

01

导入random模块

使用random之前，必须先导入它。

import random

这个我们前面已经有接触学过这个函数，就是随机猜数字游戏那里。

很多新手忘了写import random，运行时就会报错NameError: name 'random' is not defined，意思就是“我不知道random是什么”。

Tyree第一次就犯了这错，后来他每次写random之前都会先看一眼文件开头有没有import random。这就好比你要用锤子，得先从工具箱里拿出来。

02

随机整数：random.randint(a, b)

返回a到b之间的随机整数，包括a和b。

这是最常用的随机函数。猜数字游戏里的秘密数字就是用它生成的。

注意randint(1,10)有可能出1，也有可能出10，两头都包括。

如果你想要1到10但不要10，得用randrange(1,10)。

Tyree一开始以为randint(1,10)只到9，后来多跑了几次发现10也会出现，才搞明白。

03

随机小数：random.random() 和 random.uniform(a, b)

random.random() 返回0.0到1.0之间的随机小数（不包括1.0）。

random.uniform(a, b) 返回a到b之间的随机小数。

print(random.random())      # 比如 0.0598

print(random.uniform(5, 10))  # 比如 5.887

random.random() 最常用于做概率判断。

比如if random.random() < 0.3: 表示30%的概率执行某件事。游戏里“暴击率30%”就是这么写的。

Tyree拿它写了一个“抽卡模拟器”，30%的概率抽到SSR，他抽了20次，发现有时候连续出，有时候一直不出，他说：“原来随机不是平均分配，这就是运气啊。”

注意：random.random()永远不会等于1.0，所以严格来说<0.3就是30%概率。

04

从表中随机选一个：random.choice(列表)

这是Tyree最喜欢的函数，专门用来做抽奖和点名。

看下图

choice会在列表中随机挑一个元素。

要注意的是：如果列表是空的，会报错IndexError。所以用之前最好判断一下if students:（非空再抽）。

Tyree写随机点名器的时候，第一次运行就遇到了空列表报错，因为他忘了往列表里加名字。

后来让他加了一个判断：如果名单为空，就提示“请先添加学生”。

05

随机选多个（可重复）：random.choices(列表, k=次数)

如果你想一次抽多个，比如抽3个幸运观众，用choices。注意：同一个元素可能被重复抽到。

k表示抽取几个。因为是“有放回”抽取（抽完一个人放回去，下次还可能抽到他），所以小明可能被抽两次。如果你想要“无放回”（抽过的不再抽），要用sample。

Tyree一开始用choices做抽奖，结果发现同一个人中了两次，他说这不公平。我说那你就用sample。他试了之后，搞定了。

06

随机选多个（不重复）：random.sample(列表, k=次数)

sample 一次抽多个，且不会重复。抽奖、分组常用。

sample要求k不能大于列表长度，否则报错ValueError。比如你只有5个学生，却想抽6个不重复的，不可能。

Tyree写分组程序时，想从10个人里抽3个人一组，用sample正好。让他还加了一个判断：如果k > len(名单)，就提示“人数不足”。

07

打乱列表顺序：random.shuffle(列表)

shuffle 会直接修改原列表，把顺序打乱。就像洗牌一样。

shuffle不会返回新列表，它是直接改原列表。很多新手会写成

new_cards= random.shuffle(cards)，然后发现new_cards是None，因为shuffle没有返回值。

Tyree就被坑过，他说“为什么我的新列表是空的？”我告诉他，这就像你洗牌，牌还是在手里，只是顺序变了，不是变出了一副新牌。他恍然大悟。

08

小项目1：随机点名器（不重复点名）

写一个程序，每次运行随机点一名同学，并且不会重复点名，直到全部点完再重置。

看下图代码

这个程序用copy()复制了一份名单，然后用remove把点过的删掉。如果原列表很大，remove会慢一点，但几十个人没问题。

Tyree觉得这个程序很实用，他说老师每次点名都要看花名册，用这个直接随机抽，公平又好玩。

我让他还试着加了“跳过”功能（按s跳过当前同学，但不移出），用continue实现的。

09

小项目2：随机密码生成器

写一个程序，生成一个包含大小写字母、数字的随机密码，长度由用户指定。

这个程序用random.choice从字符池里随机抽，拼成密码。

平时真正的密码生成器还需要考虑特殊符号、避免容易混淆的字符（比如1和l），但这个版本够初学者用了。

Tyree生成了一堆密码，然后去问他爸哪个好记，他爸说都不好记，但安全。

10

今天学到了什么？

随机整数 random.randint(a,b) a到b之间，两头都算。

随机小数 random.random() 0到1之间的小数。

随机小数（范围） 

random.uniform(a,b) a到b之间的小数。

随机选一个 random.choice(列表) 从列表里随便拿一个。

随机选多个（可重复） 

random.choices(列表, k=n) 抽n次，每次独立，可能重复。

随机选多个（不重复） 

random.sample(列表, k=n) 一次抽n个，不重复。

打乱顺序 random.shuffle(列表) 像洗牌一样，直接改原列表。

下一课我们将会学time模块——让程序学会“等待”和“计时”。

我们会学怎么让程序暂停几秒、计算代码运行时间、打印当前时间。用这个做一个“倒计时闹钟”，分分钟搞定，还可以给猜数字游戏加一个“限时挑战”模式。

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