random 模块如何生成随机数？

小象实战讲义 · Python 编程从入门到实践

做抽奖、游戏、随机排序时，程序都需要“不确定性”。Python 标准库中的 random 模块就是用来产生随机数的，它提供了生成随机小数、随机整数、随机挑选和打乱序列等常用函数。本节是第 6 章《一些常用的函数》的第 3 节，学完你就能根据需求选对函数，并避开常见的参数错误。

💡 核心导读

• 导入：使用前先 import random。
• 随机小数：random.random() 生成 0.0 到 1.0 之间的小数；random.uniform(a, b) 生成 a 到 b 之间的小数。
• 随机整数：random.randint(a, b) 生成 a 到 b 之间的整数（包含两端）；random.randrange(start, stop, step) 按步长取整数。
• 选择与打乱：random.choice(seq) 随机选一个元素；random.shuffle(seq) 原地打乱；random.sample(seq, k) 抽取 k 个不重复元素。

生成随机小数

使用 random 模块的第一步是导入它。导入后，调用模块里的 random() 函数，就能得到一个 0.0 到 1.0 之间的小数：

import random

random.seed(42)  # 固定随机种子，让每次运行的输出一致，便于对照
print(random.random())          # 0.0 到 1.0 之间的小数
print(random.uniform(1, 10))    # 1 到 10 之间的小数

0.6394267984578837
1.2250967970040025

random.random() 不需要参数。random.uniform(a, b) 接收两个参数，分别表示下限和上限，返回 a 到 b 之间的随机浮点数。

关于种子：本节示例统一写了 random.seed(42)，这样每次运行得到的结果都相同，方便你对照输出。真实项目里通常不需要固定种子，去掉这一行，每次运行就会得到不同的随机值。

生成随机整数

random.randint(a, b) 生成 a 到 b 之间的随机整数，并且包含两端的 a 和 b。所以 randint(1, 2) 的结果可能是 1，也可能是 2。

random.randrange(start, stop, step) 的用法类似 range()：在 [start, stop) 范围内按 step 步长取一个随机整数，不包含 stop。

import random

random.seed(42)
print(random.randint(1, 10))      # 1 到 10，包含两端
print(random.randint(1, 2))       # 只可能是 1 或 2

print(random.randrange(0, 20, 2)) # 0 到 20 之间的随机偶数
print(random.randrange(0, 20, 3)) # 0 到 20 之间能被 3 整除的数

2
1
8
3

三个参数的含义分别是：start 起始值（包含）、stop 结束值（不包含）、step 步长。结果是 start、start + step、start + 2 * step 这样一串数中的一个，并且小于 stop。上例的 start 是 0，所以步长设为 3 时，结果就是 0、3、6、9、12、15、18 中的一个。

随机选择与序列操作

random.choice(seq) 从一个非空序列中随机取一个元素，字符串、列表都可以。random.shuffle(x) 把传入的可变序列（通常是列表）原地打乱，函数本身返回 None。random.sample(population, k) 从序列中随机抽取 k 个不重复的元素，返回一个新列表。

import random

random.seed(42)
# 从字符串中随机取一个字符
print(random.choice('HelloWorld'))

# 从列表中随机取一个元素
fruits = ['苹果', '香蕉', '橙子', '葡萄']
print(random.choice(fruits))

# shuffle 原地打乱列表，返回值是 None
items = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
random.shuffle(items)
print('打乱后的列表:', items)

# sample 抽取 3 个不重复的元素
sampled = random.sample([1, 2, 3, 4, 5], 3)
print('抽取的样本:', sampled)

e
苹果
打乱后的列表: [4, 7, 1, 5, 2, 3, 6]
抽取的样本: [5, 1, 3]

sample 的第二个参数 k 不能大于序列长度，否则会抛出 ValueError。

📝 动手练一练

1. 抽奖名单是 ['张三', '李四', '王五', '赵六', '钱七']，请随机抽取一名一等奖和两名二等奖（二等奖之间不能重复，也不能与一等奖重复）。

import random
random.seed(42)
participants = ['张三', '李四', '王五', '赵六', '钱七']
first_prize = random.choice(participants)
print('一等奖获得者：{}'.format(first_prize))
remaining = [p for p in participants if p != first_prize]
print('二等奖获得者：{}'.format(random.sample(remaining, 2)))

一等奖获得者：张三
二等奖获得者：['李四', '赵六']

2. 用 random 模块生成一个由 6 位数字组成的随机验证码。

import random
random.seed(42)
digits = '0123456789'
code = ''
for _ in range(6):
    code += random.choice(digits)
print('生成的验证码：{}'.format(code))

生成的验证码：104332

常见错误

小结

1. 使用前先 import random；示例用 random.seed(42) 固定结果，真实场景可去掉。
2. random.random() 生成 0.0 到 1.0 之间的小数，random.uniform(a, b) 生成 a 到 b 之间的小数。
3. random.randint(a, b) 包含两端；random.randrange(start, stop, step) 不包含 stop，可按步长取值。
4. random.choice(seq) 随机选一个元素，序列不能为空。
5. random.shuffle(seq) 原地打乱可变序列，返回 None。
6. random.sample(seq, k) 抽取 k 个不重复元素，返回新列表，k 不能大于序列长度。

📋 行动清单

• 把示例中的 random.seed(42) 注释掉，连续运行几次，观察结果的变化。
• 用 randint(1, 6) 模拟掷骰子，连掷 10 次并打印结果。
• 准备一个含 10 个单词的列表，用 sample 随机抽出 3 个，拼成一句话。

—— 小象教研组