Pythonのrandomモジュールで疑似乱数を作成する方法を現役エンジニアが解説【初心者向け】

初心者向けにPythonのrandomモジュールで疑似乱数を作成する方法について解説しています。乱数はランダムな値という意味になりますが、自然の環境を使わずにランダムを保証するのは困難になります。速度と実用性を考慮して乱数生成を選択しましょう。

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Pythonのrandomモジュールで疑似乱数を作成する方法について解説します。

Pythonについてそもそもよく分からないという方は、Pythonとは何なのか解説した記事をまずご覧ください。

 

なお本記事は、TechAcademyのPythonオンライン講座の内容をもとにしています。

 

田島悠介

今回は、Pythonに関する内容だね!

大石ゆかり

どういう内容でしょうか?

田島悠介

randomモジュールで疑似乱数を作成する方法について詳しく説明していくね!

大石ゆかり

お願いします!

 

randomとは

疑似乱数とは無秩序に見える(が実際には一定の規則で生成される)数列です。対照となるのが「真の乱数」です。コンピュータでは熱ノイズや外部からの入出力にもとづき、真の乱数を生成するものがあります。

科学計算では大量の乱数が必要ですが、真の乱数は生成速度に難があるため、しばしば疑似乱数で代用します。

randomはPythonで疑似乱数を生成するためのモジュールです。Pythonの乱数生成器はメルセンヌツイスタで実装されていて、周期は 2**19937-1です。

メルセンヌツイスタは決定的(現在の状態により、次の状態が決定する)なので、暗号化には不向きです。暗号用途にはsecretsモジュールを使います。

 

randomで疑似乱数を作成する方法

random.random関数で、0以上1未満の乱数を生成できます。この乱数は一様分布(範囲内に均等に分布する)です。

コーディング例は以下の通りです。

import random
random.random()

 

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randomの主なメソッド

  1. randrange 指定した範囲内の整数を1つ返します
  2. randint 指定した範囲内の整数を1つ返します。randrange(a, b+1)の別表現です
  3. choice 集合の中からランダムに1要素を返します
  4. shuffle シーケンスをランダムにかき混ぜます

randomのメソッドseedとは

seed関数は、乱数生成器を初期化します。単純に乱数が必要な場合には、明示的にこの関数を呼び出す必要はありません。乱数生成器は暗黙にOSのシステム時刻により初期化されます。

一方、目的によっては、乱数のパターンを固定したい場合があります。

(例)科学計算のシミュレーションで疑似乱数を用いており、実験に再現性を持たせたい。

このような場合、乱数生成器を明示的に初期化し、乱数のパターンを固定します。

コーディング例

import random
random.seed(0)
for i in range(3):
  print(random.random())
・実行結果(常に同じ)

0.8444218515250481
0.7579544029403025
0.420571580830845

 

実際に書いてみよう

サンプルコード

import random

xs = list(range(10))
print(xs)

random.shuffle(xs)
print(xs)

y = random.choice(xs)
print(y)

 

実行結果

乱数を用いているので、実行ごとに結果が異なります。

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[1, 6, 5, 0, 2, 4, 9, 7, 8, 3]
6

解説

  1. range関数を用いて、0以上9以下の整数列をつくりました
  2. shuffle関数で、配列をかき混ぜました
  3. choice関数で、要素を1つランダムに抽出しました。

監修してくれたメンター

橋本紘希

システムインテグレータ企業勤務のシステムエンジニア。

開発実績: Javaプログラムを用いた業務用Webアプリケーションや、基幹システム用バッチアプリケーションなどの設計構築試験。

 

大石ゆかり

内容分かりやすくて良かったです!

田島悠介

ゆかりちゃんも分からないことがあったら質問してね!

大石ゆかり

分かりました。ありがとうございます!

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