プログラミング

Pythonのrandomモジュールをマスターしよう！基本関数＋活用例を紹介

Pythonのrandomモジュールをマスターしよう！基本関数＋活用例を紹介

Pythonのrandomモジュールは、乱数を生成し、ランダムなデータを扱うための強力なツールです。本記事では、randomモジュールの基本的な使い方から実践的な活用例までを分かりやすく解説します。初心者の方でも理解しやすいように専門用語の説明を交えながら、子供から大人まで楽しめる内容を提供します。

目次

randomモジュールとは？

Pythonのrandomモジュールは、ランダムな値を生成するための標準ライブラリの一つです。このモジュールを使うことで、数値の乱数生成やリストからのランダムな要素選択、シャッフルなどが可能になります。乱数とは、予測不可能な数値を指し、ゲーム、暗号化、統計シミュレーションなどさまざまな場面で活用されます。

randomモジュールの基本的な使い方

randomモジュールを使用するには、まずPythonに組み込まれているrandomをインポートする必要があります。

import random

これでrandomモジュールの機能を使用する準備が整いました。次に、randomモジュールでよく使われる関数を紹介します。

整数のランダム生成

Pythonのrandomモジュールを使うことで、整数をランダムに生成することができます。特定の範囲内でランダムな数を取得する場合や、間隔を指定して乱数を生成する場合に便利です。

randint(a, b)を使って指定範囲の整数を取得

randint(a, b)は、a以上b以下の範囲でランダムな整数を取得する関数です。

num = random.randint(1, 10)
print(num)  # 1から10の間のランダムな整数を出力

randrange(start, stop, step)で範囲を指定した整数を取得

randrange(start, stop, step)を使うと、範囲を指定した整数を取得できます。

num = random.randrange(0, 100, 5)
print(num)  # 0から95の間で5の倍数をランダムに選ぶ

浮動小数点数のランダム生成

整数だけでなく、ランダムな小数（浮動小数点数）を生成することも可能です。確率的な処理やシミュレーションで活用できます。

random()で0.0以上1.0未満のランダムな数を取得

random()を使うと、0.0以上1.0未満のランダムな浮動小数点数を生成できます。

num = random.random()
print(num)  # 例: 0.5487

uniform(a, b)で範囲を指定した浮動小数点数を取得

uniform(a, b)を使うと、指定した範囲の浮動小数点数を取得できます。

num = random.uniform(10.5, 20.5)
print(num)  # 10.5以上20.5以下のランダムな小数を出力

リストからランダムに要素を選択

リストやタプルなどのシーケンス型データからランダムに要素を取得することができます。ガチャ機能やクイズアプリなどに応用可能です。

choice(seq)でリストからランダムに1つ選ぶ

リストやタプルなどのシーケンスからランダムに1つの要素を選ぶには、choice()を使います。

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
choice = random.choice(fruits)
print(choice)  # 例: "banana"

choices(seq, k=n)で重複ありのランダム選択

choices()を使うと、リストから重複を許可してn個の要素を選択できます。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
result = random.choices(numbers, k=3)
print(result)  # 例: [4, 2, 5]

sample(seq, k=n)で重複なしのランダム選択

sample()を使うと、リストから重複なしでn個の要素を選択できます。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
result = random.sample(numbers, k=3)
print(result)  # 例: [1, 5, 3]

リストのシャッフル

リスト内の要素の並び順をランダムに変更することができます。カードゲームやランダムな順番決めに役立ちます。

shuffle(seq)でリストの要素をランダムに並び替え

リストの要素をランダムに並べ替えるには、shuffle()を使います。

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(numbers)
print(numbers)  # 例: [3, 1, 5, 4, 2]

乱数のシードを固定

乱数の再現性を確保したい場合に、シードを設定することで、同じ順番の乱数を発生させることができます。

seed(n)で毎回同じ乱数を生成

seed(n)を使うと、乱数のシード値を固定でき、プログラムを実行するたびに同じ乱数が生成されます。

random.seed(42)
print(random.randint(1, 100))  # 常に同じ結果

randomモジュールの活用例

randomモジュールを活用することで、さまざまな面白いプログラムを作ることができます。ここでは、実際に役立つ活用例を紹介します。

サイコロを振るプログラム

def roll_dice():
    return random.randint(1, 6)

print(roll_dice())  # 1〜6のランダムな整数

ランダムなパスワードを生成するプログラム

import string
def generate_password(length=8):
    chars = string.ascii_letters + string.digits
    return ''.join(random.choices(chars, k=length))

print(generate_password())  # 例: "aB3dE5F1"

まとめ

Pythonのrandomモジュールは、さまざまな用途で利用できる便利な機能を提供します。整数や浮動小数点数の生成、リストからのランダムな選択、リストのシャッフル、シードの固定など、多くの場面で活用できます。特に、ゲーム開発、統計的なシミュレーション、データのランダム化などに役立ちます。

本記事では、基本的な関数から応用的な活用例までを紹介しました。Pythonのrandomモジュールを活用して、ランダムな処理を効率的に行いましょう。

今後、さらに高度なランダム処理を行う場合は、NumPyのnumpy.randomモジュールも併せて学習すると、より強力な乱数生成が可能になります。ぜひ試してみてください。