Python-random-Modul: Überblick über die Funktionen

Das Python-random-Modul bietet Ihnen eine Vielzahl von Funktionen zur Erzeugung von Zufallszahlen in verschiedenen Formaten – von Ganzzahlen über Gleitkommazahlen bis hin zur Auswahl von Elementen aus Listen.

Was ist das Python-random-Modul?

Das Python-Modul random ist eine eingebaute Bibliothek, mit der Sie Zufallszahlen generieren und zufallsbasierte Operationen in Ihren Programmen ausführen können. Es umfasst verschiedene Funktionen zur Erzeugung von Pseudozufallszahlen, die in vielen Anwendungsfällen verwendet werden können, von der Simulation bis hin zur Spieleentwicklung und kryptografischen Aufgaben.

Eine wichtige Eigenschaft des random-Moduls ist seine Wiederholbarkeit. Durch Festlegung eines Anfangswerts oder Seeds kann die Zufallsgenerierung reproduzierbar werden. Dies ist praktisch für Tests, Experimente und Simulationen, bei denen konsistente Zufallsdaten benötigt werden.

Liste der Funktionen des random-Moduls

Das Python-random-Modul beinhaltet verschiedene Methoden für die Generierung und Bearbeitung von Zufallszahlen. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Funktionen und ihre Eigenschaften:

Funktionsname Erklärung
seed(a=None, version=2) Legt den Anfangswert (Seed) für den Zufallszahlengenerator fest.
getstate() Gibt den aktuellen Zustand des Zufallszahlengenerators als Objekt zurück.
setstate(state) Setzt den Zustand des Zufallszahlengenerators mithilfe eines Zustandsobjekts zurück.
getrandbits(k) Gibt eine Ganzzahl mit k Bits zurück.
randrange(start, stop, step) Erstellt eine zufällige Ganzzahl aus dem angegebenen Bereich.
randint(a, b) Gibt eine zufällige Ganzzahl im angegebenen Bereich zurück.
choice(seq) Gibt ein zufälliges Element aus der gegebenen Sequenz zurück.
choices(population, weights=None, *, cum_weights=None, k=1) Erstellt eine Liste mit k zufällig ausgewählten Elementen aus der Bevölkerung; die Wahrscheinlichkeiten können optional angegeben werden.
sample(k, population) Kreiert eine Liste mit k zufällig ausgewählten Elementen aus der Bevölkerung, ohne Duplikate.
shuffle(x) Mischt die Elemente in einer Liste in zufälliger Reihenfolge.
random() Gibt eine zufällige Gleitkommazahl im Bereich von 0 bis 1 zurück.
uniform(a, b) Gibt eine zufällige Gleitkommazahl im angegebenen Bereich zurück, inklusive der Grenzwerte.
triangular(low, high, mode) Erstellt eine zufällige Gleitkommazahl im Dreiecksverteilungsbereich.
betavariate(alpha, beta) Gibt eine zufällige Gleitkommazahl aus einer Beta-Verteilung zurück.
expovariate(lambd) Gibt eine zufällige Gleitkommazahl aus einer Exponentialverteilung zurück.
gammavariate(alpha, beta) Erstellt eine zufällige Gleitkommazahl aus einer Gamma-Verteilung.
gauss(mu, sigma) Gibt eine zufällige Gleitkommazahl aus einer Gauß-Verteilung zurück.
lognormvariate(mu, sigma) Schafft eine zufällige Gleitkommazahl aus einer logarithmischen Normalverteilung.
normalvariate(mu, sigma) Gibt eine zufällige Gleitkommazahl aus einer Normalverteilung zurück.
vonmisesvariate(mu, kappa) Gibt eine zufällige Gleitkommazahl aus einer von Mises-Verteilung zurück.
paretovariate(alpha) Gibt eine zufällige Gleitkommazahl aus einer Pareto-Verteilung zurück.
weibullvariate(alpha, beta) Gibt eine zufällige Gleitkommazahl aus einer Weibullverteilung zurück.

Elemente zufällig aus einer Liste auswählen

Falls Sie mehrere zufällige Elemente aus einer Liste auswählen möchten, können Sie die Funktion choices(seq, k=n) aus dem Python-random-Modul nutzen, wobei n die Anzahl der gewünschten zufälligen Elemente ist.

import random


my_list = ['Apple', 'Banana', 'Orange', 'Strawberry', 'Cherry']

# Randomly selecting an element from the list
random_elements = random.choices(my_list, k=3)

print("Randomly selected elements:", random_element)
python

In diesem Fall verwenden wir die choices()-Funktion, um drei zufällige Elemente aus der Liste my_list auszuwählen. Die Ergebnisse werden als Liste von drei zufälligen Elementen zurückgegeben.

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Eine Liste mischen

Die shuffle()-Funktion ordnet die Elemente von Python Lists in einer zufälligen Reihenfolge.

import random

# A list of elements
my_list = ['Apple', 'Banana', 'Orange', 'Strawberry', 'Cherry']

# Shuffle the elements in the list
random.shuffle(my_list)

print("Shuffled list:", my_list) # Example Output: Shuffled list: ['Strawberry', 'Banana', 'Apple', 'Cherry', 'Orange']
python

Sie sollten bedenken, dass shuffle() die Liste selbst ändert und keine neue zurückgibt. Nach der Anwendung von shuffle() wird die ursprüngliche Liste in einer zufälligen Reihenfolge vorliegen.

Einen Seed festlegen

Wenn Sie random.seed() aus dem Python-Random-Modul einsetzen, um einen spezifischen Seed-Wert festzulegen, wird der Zufallszahlengenerator bei der Erzeugung von Zufallszahlen auf Basis dieses Seeds gestartet. Dies bedeutet, dass das Setzen desselben Seed-Werts zu einem späteren Zeitpunkt denselben Satz von Zufallszahlen in Ihrer Anwendung generieren wird.

import random

# Setting the seed value to 42
random.seed(42)

# Generating random numbers
print(random.random())  # Example output: 0.6394267984578837
print(random.random())  # Example output: 0.025010755222666936

# Resetting the seed value to 42
random.seed(42)

# Generating random numbers again
print(random.random())  # Example output: 0.6394267984578837 (identical to the previous value)
print(random.random())  # Example output: 0.025010755222666936 (identical to the previous value)
python

Nach dem Setzen des Seed-Werts werden Zufallszahlen generiert und ausgegeben. Wenn der Seed-Wert erneut auf denselben Wert gesetzt wird, werden dieselben Zufallszahlen erneut generiert. In unserem Beispiel hat der Seed den Wert 42. Damit sind die Zufallszahlen reproduzierbar, solange der Seed-Wert gleichbleibt.