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(shí)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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(huì)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(huì)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(gè)常用的函數(shù)：

import random

# 生成一個(gè)[0,1)之間的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)
random.random()

# 生成一個(gè)[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(gè)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(shí)，使用系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)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(huì)不同。

import random

# 使用系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)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(shí)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(shí)，程序每次運(yùn)行生成的隨機(jī)數(shù)序列都會(huì)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(gè)[start,stop)之間以step為步長的隨機(jī)整數(shù)，但它可以接受一個(gè)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(gè)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(píng)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。