«Случайные» числа в Python – random, randint и randrange. Урок 17 курса «Python. Введение в программирование»

В компьютерных программах нередко требуется эмуляция случайности. Например, при разработке игр. Если в программе имеется некий генератор, то есть производитель, случайного числа, то, используя полученное таким образом число, можно выбирать ту или иную ветку выполнения программы, или произвольный объект из коллекции. Другими словами, главное – сгенерировать число. Эмуляция случайности иного рода основывается на нем.

Мы наверняка не знаем, есть ли в природе случайность, или она нам только кажется из-за ограниченности наших знаний. Мы только знаем, что в программировании настоящей случайности нет. Неоткуда взяться произвольному числу, нельзя запрограммировать его появление из ниоткуда. Можно лишь создать программу, которая в результате применения сложной формулы к «зерну» будет выдавать число, и нам будет казаться, что это число случайно.

«Зерно» – это исходные данные для формулы. Им может быть, например, системное время в миллисекундах, которое постоянно меняется. Следовательно, «зерно» будет постоянно разным. Или программист может задавать его самостоятельно.

Подобную программу (в реальности модуль или функцию) называют генератором псевдослучайных чисел. В состав стандартной библиотеки языка Python входит модуль random. Он содержит множество функций, связанных с эмуляцией случайности (например, «перемешивание» элементов последовательности), а не только функции генерации псевдослучайных чисел.

В этом уроке будут рассмотрены функции random(), randrange() и randint() из модуля random. Обратите внимание, что модуль random содержит одноименную функцию random(). Так бывает.

Чтобы обращаться к функциям, надо импортировать модуль random:

>>> import random

Или импортировать отдельные функции из него:

>>> from random import random, randrange, randint

Функции для получения целых «случайных» чисел – randint() и randrange()

Функции randint() и randrange() генерируют псевдослучайные целые числа. Первая из них наиболее простая и всегда принимает только два аргумента – пределы целочисленного диапазона, из которого выбирается любое число:

>>> random.randint(0, 10)
6

или (если импортировались отдельные функции):

>>> randint(100, 200)
110

В случае randint() обе границы включаются в диапазон, т. е. на языке математики отрезок описывается как [a; b].

Числа могут быть отрицательными:

>>> random.randint(-100, 10)
-83
>>> random.randint(-100, -10)
-38

Но первое число всегда должно быть меньше или, по-крайней мере, равно второму. То есть a <= b.

Функция randrange()

сложнее. Она может принимать один аргумент, два или даже три. Если указан только один, то она возвращает случайное число от 0 до указанного аргумента. Причем сам аргумент в диапазон не входит. На языке математики – это [0; a).

>>> random.randrange(10)
4

Или:

>>> randrange(5)
0

Если в randrange() передается два аргумента, то она работает аналогично randint() за одним исключением. Верхняя граница не входит в диапазон, т. е. [a; b).

>>> random.randrange(5, 10)
9
>>> random.randrange(1, 2)
1

Здесь результатом второго вызова всегда будет число 1.

Если в randrange() передается три аргумента, то первые два – это границы диапазона, как в случае с двумя аргументами, а третий – так называемый шаг. Если, например, функция вызывается как

randrange(10, 20, 3), то «случайное» число будет выбираться из чисел 10, 13, 16, 19:

>>> random.randrange(10, 20, 3)
13
>>> random.randrange(10, 20, 3)
19
>>> random.randrange(10, 20, 3)
10

Функция random() – «случайные» вещественные числа

Чтобы получить случайное вещественное число, или, как говорят, число с плавающей точкой, следует использовать функцию random() из одноименного модуля random языка Python. Она не принимает никаких аргументов и возвращает число от 0 до 1, не включая 1:

>>> random. random()
0.17855729241927576
>>> random.random()
0.3310978930421846

или

>>> random()
0.025328854415995194

Результат содержит много знаков после запятой. Чтобы его округлить, можно воспользоваться встроенной в Python функцией

round():

>>> a = random.random()
>>> a
0.8366142721623201
>>> round(a, 2)
0.84
>>> round(random.random(), 3)
0.629

Чтобы получать случайные вещественные числа в иных пределах, отличных от [0; 1), прибегают к математическим приемам. Так если умножить полученное из random() число на любое целое, то получится вещественное в диапазоне от 0 до этого целого, не включая его:

>>> random.random() * 10
2.510618091637596
>>> random.random() * 10
6.977540211221759

Если нижняя граница должна быть отличной от нуля, то число из random() надо умножать на разницу между верхней и нижней границами, после чего прибавить нижнюю:

>>> random. random() * (10 - 4) + 4
9.517280589233597
>>> random.random() * (10 - 4) + 4
6.4429124181215975
>>> random.random() * (10 - 4) + 4
4.9231983600782385

В данном примере число умножается на 6. В результате получается число от 0 до 6. Прибавив 4, получаем число от 4 до 10.

Пример получения случайных чисел от -1 до 1:

>>> random.random() * (1 + 1) - 1
-0.673382618351051
>>> random.random() * (1 + 1) - 1
0.34121487148075924
>>> random.random() * (1 + 1) - 1
-0.988751324713907
>>> random.random() * (1 + 1) - 1
0.44137358363477674

Нижняя граница равна -1. При вычитании получается +. Когда добавляется нижняя граница, то плюс заменяется на минус ( +(-1) = — 1).

Для получения псевдослучайных чисел можно пользоваться исключительно функцией random(). Если требуется получить целое, то всегда можно округлить до него с помощью round() или отбросить дробную часть с помощью int():

>>> int(random.
 
  random() * 100)
61
>>> round(random.random() * 100 - 50)
-33

Практическая работа

1. Используя функцию randrange() получите псевдослучайное четное число в пределах от 6 до 12. Также получите число кратное пяти в пределах от 5 до 100.

2. Напишите программу, которая запрашивает у пользователя границы диапазона и какое (целое или вещественное) число он хочет получить. Выводит на экран подходящее случайное число.

Примеры решения и дополнительные уроки в pdf-версии и android-приложении курса

Какое самое случайное число от 1 до 100? – Обзоры Вики

Самое случайное двузначное число — это 37, Когда группы людей опрашиваются, чтобы выбрать «случайное число от 1 до 100», наиболее часто выбирается число 37.

Отсюда, какое число самое счастливое? Почему’7‘- самое удачное число.

Какое число от 1 до 10 чаще всего выбирают? На карнавалах использовался тот факт, что при выборе любого числа от 1 до 10 люди чаще всего выбирали 3 или 7. Люди — плохие генераторы случайных чисел, и необычно большое их количество выберет 37, в то время как меньшее, но все же однобокое количество людей выберет 73.

Дополнительно Что такое уникальный номер? 1 называется уникальным числом, потому что это не простое и не составное число. У него есть только один фактор, т. Е. Само число; и чтобы быть составным числом, оно также должно иметь два делителя, т. е. 1 и число; и простое число также должно иметь более двух множителей.

Какое наименее выбранное число? Двенадцать самых непопулярных лотерейных номеров: 32, 29, 10, 30, 40, 39, 48, 12, 42, 41, 38 и 18. Эти числа выбираются на 15-30 процентов реже, чем другие числа. Обратите внимание, что это лотерея между 1 и 80. Число дней рождения, как правило, особенно плохо.

Почему 7 везет?

В истории сотворения Бог создал мир за шесть дней и отдыхал в седьмой день. Ученые обнаружили, что число семь часто представляет собой совершенство или полноту в Библии. … Семерка — это тоже простое число, что означает, что его можно разделить только на себя и на единицу.

Какое единственное четное простое число? Уникальное четное простое число 2. Все остальные простые числа являются нечетными простыми числами.

Почему 12 — сильное число? 1 Число правила и совершенства

Число 12 имеет еще одно значение, поскольку оно представляет авторитет, назначение и полноту. Число 666 используется для обозначения дьявола и ада, тогда как считается, что 12, 12, 12 означают Бога и небеса. Число 12 также связано с управлением космосом.

Какое самое распространенное число?

Поэтому число 6174 — единственное число, которое не изменила операция Капрекара — наше загадочное число уникально. Число 495 является уникальным ядром для операции с трехзначными числами, и все трехзначные числа достигают 495 с помощью операции.

Также Почему 37 такое распространенное число? Первоначальный ответ: Почему большинство людей выбирают 37, когда их просят выбрать случайное число? Обычно они выбирают 37 для конкретного запроса: Назовите двузначное число, где обе цифры нечетные, меньше 50. Люди забывают, что единица — нечетное число, или думают, что так мало, поэтому большинство людей скажут тридцать с чем-то.

Какое число от 1 до 100 является наименее выбранным?

Таким образом, наименее встречающаяся цифра в целых числах от 1 до 100 равна 0. (11 раз).

Как называется число 1? 1 (один, также называемый единица и единица) — это число и числовая цифра, используемая для представления этого числа цифрами.

Какой самый особенный номер?

6174 известна как постоянная Капрекара в честь индийского математика Д. Р. Капрекара.
…
6174 (число)

← 6173 6174 6175 →
двенадцатеричный	36A6 12
Шестнадцатеричная	181E 16

Какой самый популярный номер?

А самое любимое число в мире…

Опрос, проведенный британским писателем-математиком, показал, что семь — любимое число в мире, сообщает The Guardian. Результаты онлайн-опроса были опубликованы во вторник, на втором, третьем и четвертом месте оказались три, восемь и четыре.

Какое число наименее любимое в мире? Самый нелюбимый номер в мире оказался 110, поскольку это наименьшее целое число, не получившее ни одного голоса. Это исследование показывает, что суеверия и человеческая близость к числам значительны, но необъяснимы, но это, по мнению греков, является основой высшей мудрости вселенной.

Что означает 777? Высокодуховное Число Угла 777 — это Знак получения Божественного руководства. Это указывает на то, что пора получать вознаграждение за свои усилия. Цифры ангелов могут означать разные вещи. Однако, если вы часто и часто видите число ангела, вы должны быть счастливы. Это потому, что число ангела означает только положительные вещи.

777 — счастливое число?

Азартные игры и удача

As считается счастливым числом, банкноты с серийным номером, содержащим 777, как правило, ценятся коллекционерами и нумизматами. По этой причине Монетный двор США и Бюро гравировки и печати продают не бывшие в обращении 777 однодолларовых банкнот.

11 хорошее число? Если они не духовны или религиозны, то те, у кого число 11 в нумерологии, лучшие как художники, философы, учителя, музыканты и исполнители. Однако это не жесткое и быстрое правило. Они могут быть в любом призвании и приносить с собой определенную степень художественного и духовного блеска; в этом суть.

Числа когда-нибудь останавливаются?

Числа никогда не заканчиваются. Если вы думаете о самом большом числе, которое вы можете, есть еще одно большее число — просто добавьте к нему единицу! Это часть удовольствия от математики, есть такое огромное (бесконечно бесконечное) пространство для исследования!

Как еще называют число 1? 1 (один, также называемый единица и единица) — это число и числовая цифра, используемая для представления этого числа цифрами. Он представляет собой единое целое, единицу счета или измерения.

Что подразумевается под простыми числами-близнецами?

Определение простых чисел-близнецов

: пара простых чисел (например, 3 и 5 или 11 и 13), отличающиеся на два.

Как пишется 6? Распечатайте нашу таблицу для написания чисел.
…
Правописание чисел.

	количественное числительное	Порядковый номер
5	5	пятый
6	шесть	шестой
7	семь	седьмой
8	8	восьмой

Что означает 1212?

Когда вы видите число 1212, это знак от ангелов, что вы защищены, ведомы и окружены их любовью и заботой. Это можно пережить как интенсивное чувство любви и мира. Эта последовательность чисел ангела несет в себе божественный белый свет и энергию исцеления и трансформации.

Почему 9 — мощное число? Число 9 почитается в индуизме и считается полным, совершенное и божественное число, потому что оно представляет собой конец цикла в десятичной системе. , который возник на Индийском субконтиненте еще в 3000 году до нашей эры.

Генератор случайных чисел 🎲 — Генератор истинных случайных чисел / Средство выбора

Используйте этот генератор случайных чисел, чтобы получить действительно случайное, криптографически безопасное число. Он генерирует случайные числа, которые можно использовать там, где требуется беспристрастная рандомизация, например, при розыгрыше номеров для лотереи, лотереи, бесплатной раздачи или тотализатора. Жеребьевка RNG также может использоваться для определения того, кто ходит первым в игре, и так далее.

    Быстрая навигация:

1. Как выбрать случайное число между двумя числами?
2. Где используются случайные числа?
3. Генерация случайных чисел

• Источники случайности

Генераторы истинно случайных и псевдослучайных чисел

    Как выбрать случайное число из двух чисел?

Вы можете использовать этот генератор случайных чисел, чтобы выбрать действительно случайное число из любых двух чисел. Например, чтобы получить случайное число от 1 до 10 , включая 10, введите 1 в первое поле и 10 во второе, затем нажмите «Получить случайное число». Наш рандомизатор выберет число от 1 до 10 случайным образом. Чтобы сгенерировать случайное число от 1 до 100, сделайте то же самое, но со 100 во втором поле средства выбора.

Чтобы имитировать бросок игральной кости , диапазон должен быть от 1 до 6 для стандартной шестигранной кости. Чтобы выполнить эквивалент подбрасывания монеты , установите диапазон от 1 до 2, и случайный селектор выберет число от 1 до 2.

Чтобы сгенерировать более одного уникального числа (что означает отсутствие повторов), просто выберите сколько вам нужно из раскрывающегося списка ниже. Например, выбор 6 чисел из набора от 1 до 49 возможных будет эквивалентен симуляции розыгрыша лотереи для игры с этими параметрами.

    Где могут быть полезны случайные числа?

Возможно, вы организуете благотворительную лотерею, розыгрыш призов, розыгрыш, тотализатор и т. д. и вам нужно определить победителя — этот генератор для вас! Это совершенно беспристрастно и вне вашего контроля , поэтому вы можете заверить свою толпу в честности розыгрыша, что может быть неправдой, если вы используете стандартные методы, такие как бросание костей. Если вместо этого вам нужно выбрать несколько участников, просто выберите количество уникальных чисел, которые вы хотите сгенерировать с помощью нашего средства выбора случайных чисел, и все готово. Однако, как правило, лучше всего вытягивать победителей одного за другим, чтобы дольше сохранять напряжение (отбрасывая повторные розыгрыши по мере прохождения).

Генератор случайных чисел также полезен, если вам нужно решить , кто ходит первым в какой-либо игре или деятельности, такой как настольные игры, спортивные игры и спортивные соревнования. То же самое верно, если вам нужно решить порядок участия для нескольких игроков / участников. Случайный выбор команды или рандомизация списка участников также зависит от случайности.

В настоящее время ряд государственных и частных лотерей и лотерейных игр используют программные ГСЧ вместо более традиционных методов розыгрыша. ГСЧ также используются для определения результатов всех современных игровых автоматов.

Наконец, случайные числа также полезны в статистике и моделировании. В статистических приложениях часто необходимо случайным образом брать числа из распределений, отличных от равномерного, например. нормальное распределение, биномиальное распределение, распределение мощности, распределение Парето… Для таких случаев использования требуется более сложное программное обеспечение для выполнения розыгрыша.

    Генерация случайного числа

Существует философский вопрос о , что такое «случайное» , но его отличительной чертой, несомненно, является непредсказуемость . Мы не можем говорить о непредсказуемости отдельного числа, поскольку это число именно то, что оно есть, но мы можем говорить о непредсказуемости ряда чисел (числовой последовательности). Если последовательность чисел является случайной, то вы не сможете предсказать следующее число в последовательности, зная какую-либо часть последовательности на данный момент. Примеры этого можно найти в бросании игральных костей, вращении хорошо сбалансированного колеса рулетки, вытягивании шаров из сферы и классической игре 9.0027 бросок монеты . Независимо от того, сколько бросков костей, подбрасываний монет, спинов рулетки или лотерейных розыгрышей вы наблюдаете, вы не увеличиваете свои шансы угадать следующее число в последовательности. Для тех, кто интересуется физикой, классическим примером случайного движения является браунинговское движение частиц газа или жидкости.

Принимая во внимание вышеизложенное и зная, что компьютеры полностью детерминированы, что означает, что их выходные данные полностью определяются их входными данными, можно сказать, что мы не можем сгенерировать случайное число с помощью компьютера. Однако он будет правильным лишь частично, поскольку бросок игральной кости или подбрасывание монеты также детерминированы, если известно состояние системы.

Случайность в нашем генераторе чисел обусловлена ​​физическими процессами — наш сервер собирает окружающий шум от драйверов устройств и других источников в пул энтропии , из которого создаются случайные числа ^[1] .

Источники случайности

Согласно Alzhrani & Aljaedi ^[2] существует четыре источника случайности, которые используются при раздаче генератора случайных чисел, два из которых используются в нашей сборщике чисел:

• Энтропия с диска при вызове драйверов — сбор времени поиска событий запроса блочного уровня.
• События прерывания от USB и других драйверов устройств
• Системные значения, такие как MAC-адреса, серийные номера и часы реального времени — используются только для инициализации входного пула, в основном во встроенных системах.
• Энтропия от оборудования ввода — действия мыши и клавиатуры (не используется)

Это приводит ГСЧ, который мы используем в этом рандомизаторе, в соответствие с рекомендациями RFC 4086 по случайности, необходимой для безопасности ^[3] .

    Генераторы истинно случайных чисел и генераторы псевдослучайных чисел

Генератор псевдослучайных чисел (PRNG) — это конечный автомат с начальным значением, называемым начальным значением ^[4] . При каждом запросе на случайное рисование числа функция транзакции вычисляет следующее внутреннее состояние, а функция вывода создает фактическое число на основе состояния. PRNG детерминировано создает периодическую последовательность значений, которая зависит только от заданного начального начального числа. Примером может служить линейный конгруэнтный генератор, такой как PM88. Таким образом, зная даже короткую последовательность сгенерированных значений, можно вычислить использованное начальное число и, таким образом, узнать следующее значение.

Криптографический генератор псевдослучайных чисел (CPRNG) является PRNG в том смысле, что он предсказуем, если известно внутреннее состояние. Однако, предполагая, что генератор был заполнен достаточной энтропией, а алгоритмы обладают необходимыми свойствами, такие генераторы не будут быстро раскрывать значительную часть своего внутреннего состояния, а это означает, что вам потребуется огромное количество выходных данных, прежде чем вы сможете провести успешную атаку на них. . Рандомизаторы этого типа подходят, если генератор розыгрыша чисел должен использоваться в ситуации с высокими ставками.

Аппаратный ГСЧ основан на непредсказуемом физическом явлении, называемом «источником энтропии» . Радиоактивный распад, или, точнее, моменты времени, в которые распадается радиоактивный источник, — явление настолько близкое к случайности, насколько нам известно, а распадающиеся частицы легко обнаружить. Другим примером является изменение температуры — некоторые процессоры Intel имеют детектор теплового шума в кремнии чипа, который выводит случайные числа.

Аппаратные ГСЧ, однако, часто предвзяты и, что более важно, ограничены в своей способности генерировать достаточную энтропию в практические промежутки времени из-за низкой изменчивости анализируемого природного явления. Таким образом, для практических приложений необходим другой тип ГСЧ: генератор истинных случайных чисел (TRNG). В нем каскады аппаратных ГСЧ (энтропийный комбайн) используются для периодического повторного заполнения ГСЧ. Когда энтропии достаточно, он ведет себя как TRNG. Этот тип процесса используется для генерации случайных чисел в этом инструменте.

    Ссылки

[1] Страница руководства Linux по «urandom»

[2] Альжрани К., Альжаеди А. (2015) «Windows and Linux Random Number Generation Process: A Comparative Analysis», International Journal of Компьютерные приложения 113:21

[3] Schiller J., Crocker S. (2005) «IETF RFC 4086 — Требования к случайности для безопасности»

[4] Goichon F., Lauradoux C., Salagnac G., Vuillemin T. ( 2012) «Исследование передачи энтропии в генераторе случайных чисел Linux», исследовательский отчет 8060

Официальный генератор случайных чисел | Математические вкусности

Форма поиска

Поиск

Мгновенное создание случайного числа между двумя выбранными вами числами.

Пытаетесь придумать число, но ничего не можете придумать? Демонстрация вероятности для класса? Нужно вытащить случайное число из шапки для розыгрыша? Вы пришли в нужное место! Наш генератор случайных чисел даст вам именно это — случайное число.

Случайное число — это число, случайно выбранное из заданного диапазона. Прелесть случайных чисел в том, что вы не можете предсказать, какое число вы получите. Даже если вы выберете 2 в первый раз, 4 во второй и 6 в третий, любой воспринимаемый шаблон будет абсолютно случайным! В четвертый раз, когда вы выбираете, это может быть 19или 100. Все зависит от случая.

Наш генератор предоставит случайное число между двумя выбранными вами числами. Просто введите номер нижнего предела и номер верхнего предела и нажмите ENTER. Ваше случайное число будет сгенерировано и появится в поле.

 

Почему вам следует использовать генератор случайных чисел

Теперь, если вы пытаетесь самостоятельно составить список случайных чисел, вы, вероятно, найдете шаблон. Даже подсознательно человеческий разум приучен искать и создавать вещи по шаблону или последовательности. К сожалению, это может негативно повлиять на математические задачи, над которыми вы работаете, или на запланированные действия.

Чтобы убедиться, что это зависит от случая и вы не имеете никакого влияния на этот выбор, мы создали этот удобный генератор случайных чисел, который может выбрать номер для вас. Это просто. Просто введите два числа, и генератор случайных чисел выдаст вам целое число между ними.

Как пользоваться генератором случайных чисел

Генератор случайных чисел распознает целые и отрицательные числа. Он не распознает десятичные дроби, дроби или уравнения. Если вы вставите символ процента, он не будет перенесен в поле случайного числа.

1. Начните с ввода числа по вашему выбору в поле «Нижний предел».
2. Затем введите другое число по вашему выбору в поле Верхний предел.
3. Когда у вас есть два числа, нажмите Enter.
4. Ваше случайное число появится в поле Случайное число.
5. Продолжайте нажимать Enter для ввода нового номера каждый раз.
6. Чтобы сбросить значения нижнего и верхнего пределов, выберите «Очистить».

Рабочий пример

Допустим, вам нужно вытащить случайное число для розыгрыша приза. В розыгрыше участвуют тридцать человек, и только три человека выиграют. Билеты варьируются от 1 до 150, поэтому нижний предел равен 1, а верхний предел – 150. Нажмите «Ввод», и генератор случайных чисел выдаст вам 7, 36 и 2.

Участники розыгрыша с номерами 7, 36 и 2 в билетах станут тремя победителями розыгрыша.

Проблема с десятичной дробью

Представьте, что вы пытаетесь найти число от 2,01 до 2,5. Вы вводите 2,01 в качестве нижнего предела и 2,5 в качестве верхнего предела. Вы нажимаете Enter и получаете 2? Это не входит в ваши ценности! К сожалению, в этом генераторе случайных чисел нельзя использовать десятичные дроби. Однако, пока вы работаете с десятичными знаками одного и того же целого числа, вы можете использовать другие целые числа в качестве двух ваших значений и назначать результат после десятичного числа.

Таким образом, если ваш диапазон находится между 2,01 и 2,5, вы можете ввести от 1 до 50 в поля значений. Допустим, он генерирует число 25.