Python中从列表随机选择元素的方法

技术背景

在Python编程中，经常会遇到需要从列表中随机选择元素的场景，例如随机生成测试数据、随机选择幸运用户等。Python提供了多种方法来实现这一需求，不同的方法适用于不同的场景。

实现步骤

选择单个元素

• 使用random.choice()：适用于普通的随机选择场景。

import random

foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
print(random.choice(foo))

• 使用secrets.choice()：适用于需要加密安全的随机选择场景，如生成密码短语。该方法在Python 3.6及以上版本可用。

import secrets

foo = ['battery', 'correct', 'horse', 'staple']
print(secrets.choice(foo))

• 在旧版本Python中使用random.SystemRandom()：对于不支持secrets模块的旧版本Python，可以使用random.SystemRandom()来实现加密安全的随机选择。

import random

secure_random = random.SystemRandom()
foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
print(secure_random.choice(foo))

选择多个元素

• 使用random.sample()：从列表中随机选择指定数量的元素，且元素不会重复。

import random
group_of_items = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'}
num_to_select = 2
list_of_random_items = random.sample(group_of_items, num_to_select)
first_random_item = list_of_random_items[0]
second_random_item = list_of_random_items[1]
print(first_random_item, second_random_item)

• 使用random.choices()：从列表中随机选择指定数量的元素，元素可以重复。该方法在Python 3中可用。

import random
foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
number_of_samples = 2
random_items = random.choices(population=foo, k=number_of_samples)
print(random_items)

使用numpy库

如果已经导入了numpy库，也可以使用numpy.random.choice()方法。

import numpy as np
foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
# 随机选择单个元素
print(np.random.choice(foo))
# 随机选择多个元素
print(np.random.choice(foo, 3))  # 有放回抽样
print(np.random.choice(foo, 3, replace=False))  # 无放回抽样

获取随机元素的索引

• 使用random.randrange()

from random import randrange
foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
random_index = randrange(len(foo))
print(foo[random_index])

• 使用secrets.randbelow()

import secrets
foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
print(secrets.randbelow(len(foo)))

移除列表中的随机元素

s = set(range(1, 6))
import random

while len(s) > 0:
    s.remove(random.choice(list(s)))
    print(s)

核心代码

选择单个元素

import random
foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
print(random.choice(foo))

选择多个元素

import random
group_of_items = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e'}
num_to_select = 2
list_of_random_items = random.sample(group_of_items, num_to_select)
print(list_of_random_items)

使用numpy选择元素

import numpy as np
foo = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']
print(np.random.choice(foo))

最佳实践

• 如果只是进行普通的随机选择，使用random.choice()或random.sample()即可。
• 如果涉及到加密安全的随机选择，如生成密码等，建议使用secrets.choice()。
• 如果已经使用了numpy库，且需要进行随机选择，可以使用numpy.random.choice()，同时还可以通过设置seed来实现可重复的随机选择。

常见问题

• random.choice()和secrets.choice()的区别：random.choice()使用的是普通的伪随机数生成器，适用于大多数非安全敏感的场景；secrets.choice()使用的是加密安全的伪随机数生成器，适用于对安全性要求较高的场景。
• random.sample()和random.choices()的区别：random.sample()返回的元素不会重复，而random.choices()返回的元素可以重复。
• 在旧版本Python中如何实现加密安全的随机选择：可以使用random.SystemRandom()类来实现。