從 Python 列表中隨機選擇元素的選擇、樣本和選擇。

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Python 標準庫的 random 模塊中的choice()、sample() 和choices() 函數可用於從列表、元組、字符串或其他序列對象（隨機抽樣）中隨機選擇和檢索元素。

choice() 獲取單個元素， sample() 和choices() 獲取多個元素的列表。 sample() 是不可恢復的提取，沒有重複，choices() 是可恢復的提取，有重複。

此處提供了以下信息。

  • 隨機選擇一個元素。:random.choice()
  • 隨機選擇多個元素（不重複）:random.sample()
  • 隨機選擇多個元素（有重複項）:random.choices()
  • 修復隨機數種子

隨機選擇一個元素。:random.choice()

使用 random 模塊的函數 choose()，從列表中隨機選擇一個元素並可以檢索。

import random

l = [0, 1, 2, 3, 4]

print(random.choice(l))
# 1

這同樣適用於元組和字符串。在字符串的情況下，選擇單個字符。

print(random.choice(('xxx', 'yyy', 'zzz')))
# yyy

print(random.choice('abcde'))
# b

如果將空列表、元組或字符串指定為參數，則會出錯。

# print(random.choice([]))
# IndexError: Cannot choose from an empty sequence

隨機選擇多個元素（不重複）:random.sample()

使用 random 模塊的函數 sample()，您可以從列表中隨機獲取多個元素。沒有重複的元素（不可恢復的提取）。

第一個參數是一個列表，第二個參數是要檢索的元素數。返回列表。

import random

l = [0, 1, 2, 3, 4]

print(random.sample(l, 3))
# [2, 4, 0]

print(type(random.sample(l, 3)))
# <class 'list'>

如果第二個參數設置為 1，則還返回一個包含一個元素的列表；如果設置為 0，則列表為空。如果第二個參數為 1，則返回一個包含一個元素的列表；如果為0，則返回一個空列表；如果第一個參數大於列表中元素的數量，則會發生錯誤。

print(random.sample(l, 1))
# [3]

print(random.sample(l, 0))
# []

# print(random.sample(l, 10))
# ValueError: Sample larger than population or is negative

如果第一個參數是元組或字符串，則返回的仍然是列表。

print(random.sample(('xxx', 'yyy', 'zzz'), 2))
# ['xxx', 'yyy']

print(random.sample('abcde', 2))
# ['b', 'e']

如果要返回元組或字符串，請使用 tuple(),join()。

print(tuple(random.sample(('xxx', 'yyy', 'zzz'), 2)))
# ('xxx', 'yyy')

print(''.join(random.sample('abcde', 2)))
# dc

注意不判斷值，所以如果原始列表或元組包含具有相同值的元素，則有可能會選擇相同的值。

l_dup = [0, 0, 0, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3]

print(random.sample(l_dup, 3))
# [3, 1, 1]

如果要避免重複值，可以使用 set() 將其轉換為集合（集合類型）並僅提取唯一元素，然後使用 sample()。

print(set(l_dup))
# {0, 1, 2, 3}

print(random.sample(set(l_dup), 3))
# [1, 3, 2]

隨機選擇多個元素（有重複項）:random.choices()

random 模塊的函數choices() 允許您從列表中隨機檢索多個元素，並且與sample() 不同，它允許選擇重複的元素。

Choices() 是 Python 3.6 中添加的函數。它在早期版本中不可用。

參數 k 指定要檢索的元素的數量。允許重複，因此要檢索的元素數可以大於原始列表中的元素數。

由於 k 是僅關鍵字參數，因此需要指定關鍵字，例如 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]

k的默認值為1；如果省略，則返回一個包含 1 個元素的列表。

print(random.choices(l))
# [1]

參數 weights 可用於指定每個元素將被選中的權重（概率），列表中元素的類型可以是 int 或 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]

參數 cum_weights 也可以指定為累積權重。以下示例代碼中的 cum_weights 等效於上面的第一個權重。

print(random.choices(l, k=3, cum_weights=[1, 2, 3, 13, 14]))
# [3, 2, 3]

參數 weights 和 cum_weights 的默認值為 None，這意味著每個元素以相同的概率被選擇。

如果參數 weights 或 cum_weights 的長度（元素數）與原始列表不同，則會發生錯誤。

# print(random.choices(l, k=3, weights=[1, 1, 1, 10, 1, 1, 1]))
# ValueError: The number of weights does not match the population_

同時指定 weights 和 cum_weights 也是錯誤的。

# 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

到目前為止，我們已將列表指定為第一個參數作為示例代碼中的示例，但同樣適用於元組和字符串。

修復隨機數種子

通過給隨機模塊的函數seed()一個任意整數，可以固定隨機數種子並且可以初始化隨機數生成器。

用相同的種子初始化後，總是以相同的方式選擇元素。

random.seed(0)
print(random.choice(l))
# 3

random.seed(0)
print(random.choice(l))
# 3