Python random库的使用
Python random库的使用
随机数在计算机应用中十分常见，Python内置的
random库主要用于产生各种分布的伪随机数序列。random库采用梅森旋转算法（Mersenne twister）生成伪随机数序列，可用于除随机性要求更高的加解密算法外的大多数工程应用。
1.常用函数
使用
random库主要目的是生成随机数，因此，只需要查阅该库的随机数生成函数，找到符合使用场景的函数使用即可。这个库提供了不同类型的随机数函数，所有函数都是基于最基本的random.random()函数扩展而来。
random库中的常用函数如下：
| 函数 | 描述 |
|---|---|
| seed(a=None) | 初始化随机数种子，默认值为当前系统时间 |
| random() | 生成一个[0.0,1.0)之间的随机小数 |
| randint(a, b) | 生成一个[a,b]之间的整数 |
| getrandbits(k) | 生成一个k比特长度的随机整数 |
| randrange(start,stop[, step]) | 生成一个[start, stop)之间以step为步数的随机整数 |
| uniform(a, b) | 生成一个[a, b]之间的随机小数 |
| choice(seq) | 从序列类型(例如:列表)中随机返回一个元素 |
| shuffle(seq) | 将序列类型中元素随机排列，返回打乱后的序列 |
| sample(pop,k) | 从pop类型中随机选取k个元素，以列表类型返回 |
生成随机数之前可以通过
seed()函数指定随机数种子，随机种子一般是一个整数，只要种子相同，每次生成的随机数序列也相同。这种情况便于测试和同步数据。
2.random库应用：
π
pi
π 的计算
π
pi
π（圆周率）是一个无理数，即无限不循环小数。精确求解圆周率
π
pi
π是几何学、物理学和很多工程学科的关键。
对
π
pi
π的精确求解曾经是数学历史上一直难以解决的问题之一，因为
π
pi
π无法用任何精确公式表示，在电子计算机出现以前，
π
pi
π只能通过一些近似公式的求解得到，直到1948年，人类才以人工计算方式得到
π
pi
π的808位精确小数。
随着计算机的出现，数学家找到了另类求解π的另类方法：蒙特卡罗（Monte Carlo）方法，又称随机抽样或统计试验方法。当所要求解的问题是某种事件出现的概率，或者是某个随机变量的期望值时，它们可以通过某种“试验”的方法，得到这种事件出现的频率，或者这个随机变数的平均值，并用它们作为问题的解。这就是蒙特卡罗方法的基本思想。
应用蒙特卡罗方法求解
π
pi
π的基本步骤如下：
- 随机向单位正方形和圆结构，抛洒大量“飞镖”点
- 计算每个点到圆心的距离从而判断该点在圆内或者圆外
- 用圆内的点数除以总点数就是
π
pi
π/4值。
随机点数量越大，越充分覆盖整个图形，计算得到的
π
pi
π值越精确。实际上，这个方法的思想是利用离散点值表示图形的面积，通过面积比例来求解
π
pi
π值。
利用 蒙特卡罗（Monte Carlo）方法 计算圆周率
π
pi
π 的值：
import random
dot = 0
dots = int(input('请输入要抛洒的飞镖数：'))
for i in range(dots):
x, y = random.random(), random.random()
r = (x**2 + y**2)**0.5
if r <= 1:
dot += 1
pi = 4 * (dot / dots)
print(f'所得圆周率为：{pi}')
随着抛洒飞镖的数量的增加，计算出的圆周率值也更加精确。