Funkcje choice(), sample() i choices() w module random standardowej biblioteki Pythona mogą być użyte do losowego wybierania i pobierania elementów z listy, krotki, łańcucha lub innego obiektu sekwencji (losowe próbkowanie).
choice() pobiera pojedynczy element, sample() i choices() pobierają listę wielu elementów. sample() jest nieodzyskiwalną ekstrakcją bez duplikatów, choices() jest odzyskiwalną ekstrakcją z duplikatami.
Podane są tu następujące informacje.
- Wybierz losowo jeden element.:
random.choice() - Losowo wybierz wiele elementów (bez duplikatów):
random.sample() - Losowo wybierz wiele elementów (z duplikatami):
random.choices() - Ustalenie nasion liczb losowych
Wybierz losowo jeden element.: random.choice()
Za pomocą funkcji select() modułu random, jeden element jest losowo wybierany z listy i może zostać pobrany.
import random
l = [0, 1, 2, 3, 4]
print(random.choice(l))
# 1
To samo dotyczy tupli i łańcuchów. W przypadku łańcuchów wybierany jest pojedynczy znak.
print(random.choice(('xxx', 'yyy', 'zzz')))
# yyy
print(random.choice('abcde'))
# b
Błąd, jeśli jako argument podano pustą listę, tuple lub łańcuch.
# print(random.choice([]))
# IndexError: Cannot choose from an empty sequence
Losowo wybierz wiele elementów (bez duplikatów): random.sample()
Za pomocą funkcji sample() modułu random, możesz pobrać losowo wiele elementów z listy. Nie dochodzi do duplikacji elementów (nieodzyskiwalne pobieranie).
Pierwszym argumentem jest lista, a drugim liczba elementów do pobrania. Lista jest zwracana.
import random
l = [0, 1, 2, 3, 4]
print(random.sample(l, 3))
# [2, 4, 0]
print(type(random.sample(l, 3)))
# <class 'list'>
Jeśli drugi argument jest ustawiony na 1, to zwracana jest również lista z jednym elementem; jeśli jest ustawiony na 0, to lista jest pusta. Jeśli drugi argument jest równy 1, zwracana jest lista z jednym elementem; jeśli jest równy 0, zwracana jest pusta lista; jeśli pierwszy argument jest większy niż liczba elementów na liście, pojawia się błąd.
print(random.sample(l, 1))
# [3]
print(random.sample(l, 0))
# []
# print(random.sample(l, 10))
# ValueError: Sample larger than population or is negative
Jeśli pierwszym argumentem jest tuple lub string, to zwracana jest nadal lista.
print(random.sample(('xxx', 'yyy', 'zzz'), 2))
# ['xxx', 'yyy']
print(random.sample('abcde', 2))
# ['b', 'e']
Jeśli chcesz powrócić do tuple'a lub łańcucha, użyj tuple(),join().
print(tuple(random.sample(('xxx', 'yyy', 'zzz'), 2)))
# ('xxx', 'yyy')
print(''.join(random.sample('abcde', 2)))
# dc
Zauważ, że wartość nie jest oceniana, więc jeśli oryginalna lista lub tuple zawiera elementy o tej samej wartości, istnieje możliwość, że ta sama wartość zostanie wybrana.
l_dup = [0, 0, 0, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3]
print(random.sample(l_dup, 3))
# [3, 1, 1]
Jeśli chcesz uniknąć zduplikowanych wartości, możesz użyć set(), aby przekonwertować go na zestaw (typ set) i wyodrębnić tylko unikalne elementy, a następnie użyć sample().
print(set(l_dup))
# {0, 1, 2, 3}
print(random.sample(set(l_dup), 3))
# [1, 3, 2]
Losowo wybierz wiele elementów (z duplikatami): random.choices()
Funkcja choices() modułu random pozwala na losowe pobranie wielu elementów z listy i w przeciwieństwie do funkcji sample(), pozwala na wybranie zduplikowanych elementów.
choices() jest funkcją dodaną w Pythonie 3.6. Nie jest ona dostępna we wcześniejszych wersjach.
Argument k określa liczbę elementów, które mają zostać pobrane. Duplikacja jest dozwolona, więc liczba elementów do pobrania może być większa niż liczba elementów na oryginalnej liście.
Ponieważ k jest argumentem typu keyword-only, konieczne jest podanie słowa kluczowego, takiego jak k=3.
import random
l = [0, 1, 2, 3, 4]
print(random.choices(l, k=3))
# [2, 1, 0]
print(random.choices(l, k=10))
# [3, 4, 1, 4, 4, 2, 0, 4, 2, 0]
Domyślną wartością k jest 1; jeśli zostanie pominięte, zwracana jest lista z 1 elementem.
print(random.choices(l))
# [1]
Argument weights może być użyty do określenia wagi (prawdopodobieństwa), że każdy element zostanie wybrany, a typem elementów na liście może być int lub float.
print(random.choices(l, k=3, weights=[1, 1, 1, 10, 1]))
# [0, 2, 3]
print(random.choices(l, k=3, weights=[1, 1, 0, 0, 0]))
# [0, 1, 1]
Argument cum_weights może być również określony jako waga skumulowana. Waga cum_weights w poniższym przykładowym kodzie jest równoważna pierwszej z powyższych wag.
print(random.choices(l, k=3, cum_weights=[1, 2, 3, 13, 14]))
# [3, 2, 3]
Domyślną wartością dla obu argumentów weights i cum_weights jest None, co oznacza, że każdy element jest wybierany z takim samym prawdopodobieństwem.
Jeśli długość (liczba elementów) argumentu weights lub cum_weights jest różna od oryginalnej listy, pojawia się błąd.
# print(random.choices(l, k=3, weights=[1, 1, 1, 10, 1, 1, 1]))
# ValueError: The number of weights does not match the population_
Błędem jest również równoczesne określenie wag i cum_weights.
# print(random.choices(l, k=3, weights=[1, 1, 1, 10, 1], cum_weights=[1, 2, 3, 13, 14]))
# TypeError: Cannot specify both weights and cumulative weights
Do tej pory w przykładowym kodzie jako pierwszy argument podawaliśmy listę, ale to samo dotyczy tupli i łańcuchów.
Ustalenie nasion liczb losowych
Przez podanie dowolnej liczby całkowitej do funkcji seed() modułu random, ziarno liczb losowych może zostać ustalone i generator liczb losowych może zostać zainicjalizowany.
Po inicjalizacji z tym samym ziarnem, elementy są zawsze wybierane w ten sam sposób.
random.seed(0)
print(random.choice(l))
# 3
random.seed(0)
print(random.choice(l))
# 3