Python生成100个不重复的4位数随机数

在计算机编程中，我们经常需要生成随机数。随机数生成器可以用于模拟实验、加密算法、随机抽样等各种应用场景。Python作为一门功能强大且易于学习的编程语言，提供了多种方式来生成随机数。本文将介绍如何使用Python生成100个不重复的4位数随机数，并附带代码示例。

随机数的生成

在Python中，有两个主要的模块可以用来生成随机数：random和secrets。random模块提供了基本的随机数生成函数，而secrets模块则提供了更加安全的随机数生成函数。

random模块的使用

要使用random模块生成随机数，我们可以使用其中的randint()函数。该函数可以接受两个参数，用来指定生成随机数的范围。下面是使用randint()函数生成一个4位数的随机数的示例代码：

import random

random_number = random.randint(1000, 9999)
print(random_number)

这段代码会生成一个介于1000和9999之间的随机数，并将其打印出来。

secrets模块的使用

secrets模块提供了更加安全的随机数生成函数。其中的randbelow()函数可以用来生成一个指定范围内的随机数。下面是使用randbelow()函数生成一个4位数的随机数的示例代码：

import secrets

random_number = secrets.randbelow(9000) + 1000
print(random_number)

这段代码会生成一个介于1000和9999之间的随机数，并将其打印出来。由于randbelow()函数生成的是一个范围内的整数，我们需要将其加上1000，以保证生成的随机数是一个4位数。

生成100个不重复的4位数随机数

要生成100个不重复的4位数随机数，我们可以借助集合（set）的特性。集合是一种无序且不重复的数据结构，可以用来存储不重复的随机数。

下面是使用random模块生成100个不重复的4位数随机数的示例代码：

import random

random_numbers = set()

while len(random_numbers) < 100:
    random_number = random.randint(1000, 9999)
    random_numbers.add(random_number)

print(random_numbers)

这段代码使用了一个while循环来生成随机数，并将其添加到集合中。由于集合的特性，重复的随机数不会被添加到集合中。当集合中的元素数量达到100时，循环停止，随机数生成结束。

下面是使用secrets模块生成100个不重复的4位数随机数的示例代码：

import secrets

random_numbers = set()

while len(random_numbers) < 100:
    random_number = secrets.randbelow(9000) + 1000
    random_numbers.add(random_number)

print(random_numbers)

这段代码的逻辑与前一个示例相同，只是使用了secrets模块的函数来生成随机数。由于secrets模块的随机数生成函数更加安全，生成的随机数更加随机，因此在一些对随机性要求较高的场景中，推荐使用secrets模块。

关系图

下面是生成100个不重复的4位数随机数的关系图：

erDiagram
    RANDOM_NUMBER ||..|| SET : has

关系图中，RANDOM_NUMBER和SET之间存在“has”的关系，表示RANDOM_NUMBER集合包含了多个SET元素。

序列图

下面是生成100个不重复的4位数随机数的序列图：

sequenceDiagram
    participant RandomNumbers
    participant RandomNumberGenerator

    RandomNumbers->>RandomNumberGenerator: 生成随机数
    RandomNumberGenerator-->>RandomNumbers: 返回随机数
    RandomNumbers->>RandomNumbers: 添加随机数到集合
    loop