利用Python Random生成真实随机数

发布时间：2023-05-13

一、真随机数与伪随机数的区别

在介绍Python中的随机数生成之前，我们需要先了解真随机数和伪随机数的区别。 真随机数是指完全随机的数，不受任何规律、模式或算法所控制，完全由自然现象产生。比如说，掷骰子、翻硬币等都是真随机数。 而计算机中的随机数通常都是通过随机数生成算法来实现的，只是看起来像随机数，实际上是伪随机数。伪随机数是一种在数值上像随机分布的数列，但实质上它们是通过特定的算法计算出来的。 因此，伪随机数有可预测性，如果知道了算法和种子值，就可以推算出接下来的随机数，这也是安全领域中比较常见的攻击手段。

二、Python Random模块介绍

Python中用于生成随机数的模块是random。它提供了一系列用于生成伪随机数的函数和类，包括生成整数、浮点数、序列的随机打乱等方法。 Python中生成随机数的过程，实际上是通过生成伪随机数来模拟真随机数的过程。random模块提供了一些常用的伪随机数生成算法，比如：mersenne twister、绝对安全的随机数生成器等。其中，mersenne twister是当前最常用、最广泛使用的随机数生成算法。

三、利用Python生成随机整数

random模块提供了randint()、randrange()、choice()、shuffle()等常用方法用于生成随机整数。

import random
# 生成随机整数
result = random.randint(1, 100)
print(result)

上面的代码中，randint(1, 100)表示生成一个1-100之间的随机整数。 randrange()方法与randint()相似，也是生成随机整数，只是它可以指定步长。例如，randrange(0, 10, 2)表示生成一个0-10之间随机的偶数。

import random
# 生成随机偶数
result = random.randrange(0, 10, 2)
print(result)

choice()方法用于在序列中随机选取一个元素。例如，从一个列表中选取一个元素。

import random
# 在列表中随机选取一个元素
items = [1, 2, 3, 4, 5]
result = random.choice(items)
print(result)

shuffle()方法用于将序列元素打乱顺序，常用于打乱一个列表。

import random
# 打乱列表顺序
items = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(items)
print(items)

四、生成随机浮点数

random模块还提供了uniform()方法用于生成指定范围内的随机浮点数。

import random
# 生成指定范围内的随机浮点数
result = random.uniform(0.0, 1.0)
print(result)

五、利用Python生成真随机数

要生成真随机数，我们需要通过调用第三方API接口实现。目前比较常用的API包括：random.org、quantumrandom、atmosphericnoise等。 下面以random.org为例介绍如何使用Python生成真随机数。

import requests
import json
# 获取真随机数
url = "https://www.random.org/integers/"
params = {
    "num": 1,
    "min": 1,
    "max": 100,
    "col": 1,
    "base": 10,
    "format": "plain",
    "rnd": "new"
}
headers = {
    "User-Agent": "Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/58.0.3029.110 Safari/537.37"
}
response = requests.get(url, params=params, headers=headers)
result = response.content.decode('utf-8').strip()
# 输出结果
print(result)

上面的代码示例中，我们调用了random.org的API接口获取了一个1-100之间的真随机数。

六、总结

Python中的random模块提供了一系列用于生成随机数的方法，能够满足大部分开发需求。不过需要注意的是，Python中生成的随机数都是伪随机数，在安全应用场景下需要谨慎使用。 如果需要获取真随机数，则需要调用第三方API接口来实现。但是需要注意，随机数的质量和可靠性与API提供商相关，需要选择可信赖的API服务。

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