從猜數字到抽獎：探索 Python random 模組的樂趣

在許多程式應用中，我們都需要一些不可預測的元素，這就是「隨機性」。無論是製作一個小遊戲、模擬一個複雜的系統，還是為抽獎活動隨機挑選得獎者，隨機數（Random Numbers）都扮演著關鍵角色。

Python 內建的 random 模組，就是專門為您處理這類任務而設計的。它就像一個藏著各種隨機魔法的工具箱，能輕鬆生成各種形式的隨機數據。

本文將帶您探索 random 模組中幾個最常用、也最有趣的函式，並透過實戰範例，讓您親手體驗隨機性的樂趣。

1. 啟用 random 模組

random 是一個標準函式庫，使用前只需將它匯入：

import random

2. 生成隨機整數：randint() 與 randrange()

randint() 和 randrange() 是生成隨機整數最常用的兩個函式。

• random.randint(a, b)：生成一個介於 a 和 b 之間的隨機整數，包含 a 和 b。
• random.randrange(start, stop, step)：生成一個介於 start 和 stop 之間的隨機整數，不包含 stop。您可以選擇性地加入 step 參數，來指定間隔。

# 生成一個介於 1 到 10 之間的隨機整數，包含 1 和 10
lucky_number = random.randint(1, 10)
print(f"你的幸運數字是：{lucky_number}")

# 生成一個介於 1 到 100 之間、且是 5 的倍數的隨機整數
multiple_of_5 = random.randrange(5, 101, 5)
print(f"5 的倍數幸運數字是：{multiple_of_5}")

3. 從序列中隨機選擇：choice() 與 choices()

當您需要從一個既有的序列（例如列表或元組）中隨機挑選一個或多個元素時，這兩個函式能派上用場。

• random.choice(sequence)：從序列中隨機選取一個元素。
• random.choices(sequence, k=n)：從序列中隨機選取 n 個元素，並以列表回傳。這個函式可以重複選取同一個元素。

# 隨機挑選一個午餐選項
lunch_options = ['排骨飯', '義大利麵', '咖哩飯', '牛肉麵']
today_lunch = random.choice(lunch_options)
print(f"今天午餐吃：{today_lunch}")

# 模擬抽獎：從名單中隨機選出 3 位得獎者
contestants = ['小明', '小華', '小強', '小美', '小麗']
winners = random.choices(contestants, k=3)
print(f"本次得獎者是：{winners}")

4. 隨機打亂序列：shuffle()

random.shuffle() 函式能夠就地（in-place）打亂一個序列的順序。這表示它會直接改變原始的序列，而不是回傳一個新的。這在撲克牌遊戲或洗牌等場景中非常實用。

注意： shuffle() 只能用於可變（mutable）的序列，例如列表 list。對於不可變的序列，例如元組 tuple 或字串 string，則會發生錯誤。

# 模擬洗牌
cards = ['A', 'K', 'Q', 'J', 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2]
print(f"原始牌組：{cards}")

random.shuffle(cards)
print(f"洗牌後：{cards}")

5. 生成隨機浮點數：random() 與 uniform()

當您需要生成介於 0 到 1 之間的隨機小數時，可以使用 random() 或 uniform()。

• random.random()：生成一個介於 0.0 到 1.0 之間的隨機浮點數，不包含 1.0。
• random.uniform(a, b)：生成一個介於 a 到 b 之間的隨機浮點數，可能包含 a 和 b。

# 生成一個介於 0.0 到 1.0 之間的隨機小數
random_float = random.random()
print(f"隨機小數：{random_float}")

# 生成一個介於 50.0 到 100.0 之間的隨機小數
random_score = random.uniform(50.0, 100.0)
print(f"隨機成績：{random_score:.2f}") # 保留兩位小數

綜合實戰：打造一個猜數字遊戲

現在，讓我們將這些函式結合起來，打造一個簡單的猜數字遊戲。

import random

# 1. 隨機生成一個 1 到 100 之間的秘密數字
secret_number = random.randint(1, 100)
print("猜數字遊戲開始！請猜一個 1 到 100 之間的數字。")

guess_count = 0
while True:
    try:
        # 2. 接收使用者輸入
        user_guess = int(input("請輸入你的猜測："))
        guess_count += 1

        # 3. 判斷猜測結果
        if user_guess < secret_number:
            print("太小了，再大一點！")
        elif user_guess > secret_number:
            print("太大了，再小一點！")
        else:
            print(f"恭喜你，猜對了！秘密數字就是 {secret_number}。")
            print(f"你總共猜了 {guess_count} 次。")
            break # 猜對後跳出迴圈
            
    except ValueError:
        print("請輸入一個有效的數字！")

透過這個遊戲，您就能親身感受到 random 模組在遊戲與互動應用上的強大魅力。