• 随机整数， randint 与 randrange
• 随机浮点数， random
• 从序列中随机选择， choice 与 choices
• 伪随机数的可复现性
• 密码学安全的随机数， secrets 模块
• SystemRandom 类
• 总结，什么场景用什么

最常用的随机整数函数是 randint 。它接受起始值和结束值，返回两者之间的随机整数， 包含两端 ：

from random import randint
print(randint(1, 6))

3

random 模块还有个 randrange 函数，命名和用法都跟内置的 range 函数一致。 range 能怎么调， randrange 就能怎么调。

只传终止值（从 0 到终止值之间，不包含终止值）：

from random import randrange
print(randrange(10))

2

2

传起始值和终止值：

8

传起始值、终止值和步长：

print(randrange(0, 100, 10))

90

randint 和 randrange 的区别在于对终止值的处理。 randint(1, 6) 可能返回 6， randrange(6) 永远不会返回 6。需要随机整数时， randint 更直观。

想要随机浮点数的话，用 random 函数。它返回 0.0 到 1.0 之间的浮点数：

from random import random
print(random())

0.3452380767261871

乘以一个倍数就能得到更大范围的值：

23.577339429778577

不过实际编程中，随机浮点数的需求远不如随机整数频繁。大多数时候你要的是从列表里挑一个或者掷骰子，用整数或后面要说的 choice 就够了。

很多时候你要的不是一个随机数，是从一组东西里随机挑一个。这种场合 random.choice 比 randint 更直接。

假设有一个颜色列表，想随机挑一种颜色：

from random import choice
colors = ["red", "blue", "green", "yellow", "purple"]
print(choice(colors))

purple

如果你需要挑多个（允许重复），用 choices 并指定 k 参数：

from random import choices
colors = ["red", "blue", "green", "yellow", "purple"]
print(choices(colors, k=3))

['green', 'yellow', 'green']

choice 和 choices 适用于任何序列类型，不只是列表。字符串也是序列，所以可以直接从字符集合里挑：

from random import choices
print(choices("ACGT", k=10))

['T', 'T', 'C', 'C', 'G', 'G', 'A', 'C', 'G', 'T']

这个特性在生成随机字符串时特别有用——普通场景（比如 DNA 序列模拟）用 random.choices 就够了，安全敏感的场景（验证码、令牌）则要用后面会说的 secrets.choice 。

random 模块生成的是伪随机数。底层用的是梅森旋转算法（Mersenne Twister），一个确定性算法。只要初始状态相同，产生的随机序列就完全相同。

所以你可以通过设置随机种子（seed）让随机数变得 可预测 。听起来跟「随机」矛盾，但在测试和调试时特别好用。拿下面这个 generate_code 函数来说，它能生成 16 位随机字符串：

import random

def generate_code():
    characters = "ABCDEFGHJKLPQRTUVWXY234679"
    return "".join([random.choice(characters) for _ in range(16)])

random.seed(5)
print(generate_code())

YJ6P9462VAT7H2BF

每次用 random.seed(5) 设定种子后，第一次调用 generate_code() 的结果永远是 YJ6P9462VAT7H2BF ，跟在哪台机器上跑都无关。这样写测试就靠得住：

random.seed(5)
assert generate_code() == "YJ6P9462VAT7H2BF"
print("Test passed")

Test passed

而且种子可以重复设置，相同的种子会产生相同的随机序列：

from random import seed, randint

seed(42)
print(randint(1, 100))
seed(42)
print(randint(1, 100))

82
82

可复现性在调试时很有用，某个随机数触发的 bug，只要记住种子就能反复复现。但这可预测性也有坏处。Python 的默认种子基于当前时间，如果有人能猜出你的代码什么时候跑的，或者从你生成的几个随机数反推出种子的状态，他就能预测你接下来会生成什么。如果你的随机数涉及密码、令牌、session key 这些安全敏感场景，就别用 random 了。

需要生成第三方不可预测的随机数时，用 secrets 模块。它从操作系统的安全随机源（比如 Linux 的 /dev/urandom ）读取数据，生成的随机数在密码学意义上是安全的，不可预测。

secrets 也提供了 choice 函数，用法跟 random.choice 一样，结果是不可预测的。

import secrets

characters = "ABCDEFGHJKLPQRTUVWXY234679"
print(secrets.choice(characters))
print("".join([secrets.choice(characters) for _ in range(16)]))

7
3GDLTHG3LLQGWQCE

secrets 还提供了几个 random 模块没有的函数：

• secrets.randbits(n) 生成 n 个随机比特，以整数形式返回
• secrets.randbelow(n) 返回 0 到 n 之间的随机整数，不包含 n

import secrets
print(secrets.randbits(16))
print(secrets.randbelow(100))
print(secrets.randbelow(6) + 1)  

60468
90
6

随机比特适合生成加密密钥，随机下限值适合做抽奖或随机索引。

此外， secrets 还提供了两个生成安全令牌的专用函数：

• secrets.token_hex(n) 返回包含 n 个随机字节的十六进制字符串，适合直接当密钥或令牌用
• secrets.token_urlsafe(n) 返回包含 n 个随机字节的 Base64 URL 安全字符串，适合生成重置密码链接中的令牌参数

import secrets

print(secrets.token_hex(16))
print(secrets.token_urlsafe(16))

deb22c5ae4792dac534337f891974876
8462YT76QewAPJ0doIv_CA

secrets 的模块级函数不多（ choice 、 randbelow 、 randbits 、 token_hex 、 token_urlsafe ），如果你想要安全随机数，但还想用 random.randint 那些 API，可以用 secrets.SystemRandom 类。它是 random.Random 的子类， random 模块的函数它都有，只不过底层用的是安全随机源。

from secrets import SystemRandom

secure_random = SystemRandom()
print(secure_random.random())
print(secure_random.randint(1000, 9999))
print("".join(secure_random.choices("ABCDEFGHJKLPQRTUVWXY234679", k=16)))

0.8334571494524645
9828
X3DPFLTQDYE7WXVG

不过你通常不需要用到这么深。大多数安全场景用 secrets.choice 、 secrets.token_hex 或 secrets.token_urlsafe 就够了。