random と secrets — 乱数の使い分け

乱数を扱う 2 モジュール を整理します。random は テスト・ゲーム・シミュレーション用の疑似乱数（seed で再現可能）、secrets は パスワードリセットトークン・API キーなどセキュリティ用の予測不能な乱数（OS 提供の暗号乱数源）。用途で必ず使い分ける のが鉄則です。

random と secrets の違い

両モジュールは「乱数を返す」点では同じですが、仕組みと用途が完全に分かれています。random は メルセンヌ・ツイスター（広く使われている疑似乱数生成アルゴリズム）で、random.seed(値) を呼べば 同じ並びを再現 できます。一方 secrets は OS が提供する暗号乱数源（/dev/urandom 等）から取得するので、`seed` の概念はなく、毎回予測不能 な値が返ります。

テストやゲームのように「結果が外部に漏れても被害が出ない」場面では random、パスワード・トークン・セッション ID のように「外部に予測されたら被害が出る」場面では secrets を使う、と覚えてください。

random — 基本の乱数 (randint / uniform / choice)

random モジュールの基本は 整数の乱数 / 小数の乱数 / リストから 1 件選ぶ の 3 つです。random.randint(下限, 上限) で 両端を含む整数、random.uniform(下限, 上限) で 指定範囲の float、random.choice(リスト) で リストから要素を 1 つ取り出す ことができます。

まずは seed を使わずに、これらの基本関数の振る舞いを確認します。

random の基本関数 3 つ を試します。乱数なので毎回値は違いますが、範囲や所属の判定 で正しく動いていることを確認します。

① random を読み込んでください

② random.randint で 1〜100 の整数 を 1 つ生成し n に入れ、random.uniform で 0〜1 の float を生成して f に入れ、random.choice で ["Apple", "Banana", "Cherry"] から 1 件選んで picked に入れてください

③ n が 1〜100 の範囲内、f が 0〜1 の範囲内、picked が 元のリストに含まれている か、それぞれ 整数の範囲: True / False、float の範囲: True / False、リスト内: True / False の形で表示してください

（正しく実行できれば解説が表示されます）

random — シードによる再現性とコレクション操作

ここからは random.seed によるテスト再現性と、コレクション操作系の関数（shuffle / sample）を扱います。random.seed(N) を呼んでから乱数関数を使うと 同じシード値なら必ず同じ並びの値 が出ます。random.shuffle(リスト) は 元のリストの並びをランダムに入れ替え、random.sample(リスト, k) は 重複なしで k 件取り出した新しいリスト を返します。

シード 42 で生成した値と、シードを戻してもう一度生成した値が一致するか を確認します。

① random を読み込んでください

② シード 42 を設定してから random.randint(1, 100) を 1 回呼んで n1 に入れてください

③ もう一度シード 42 を設定してから random.randint(1, 100) を呼んで n2 に入れてください

④ 再現性: True の形で n1 == n2 を表示してください

shuffle はリスト自体を並べ替え、sample は新しいリストを返す 違いを確かめます。

① シード 7 を設定し、cards = [1, 2, 3, 4, 5] を用意してください

② random.shuffle(cards) を呼んで、cards の中身を そのままの場所で 並べ替えてください。並べ替え後の cards を 並べ替え後: ◯◯ の形で表示してください

③ シードをもう一度 7 に戻したうえで random.sample([1, 2, 3, 4, 5], 3) で 重複なし 3 件 を取り出して、結果を 抽選 3 件: ◯◯ の形で表示してください

secrets — セキュリティに使える強い乱数

前セクションの random は テスト用の疑似乱数 で、内部状態が漏れると次の値が予測されてしまいます。パスワードリセットトークン・API キー・セッション ID のような「攻撃者に予測されたら被害が出る用途」では、OS 提供の暗号学的乱数源を使う secrets モジュール を選びます。

secrets の API は random よりずっと小ぶりで、ランダムなバイト列を 16 進文字列や URL セーフな文字列に変換するヘルパー関数 が中心です。

secrets でセキュリティ用トークンを生成し、長さや文字種を確かめます。実際の値は毎回違うので、長さなどのプロパティで検証します。

① secrets を読み込んでください

② 16 バイトの 16 進トークン を生成し、hex 文字数: ◯ の形で長さを表示し、続けて hex は 16 進のみ: True / False の形で 0〜9 と a〜f 以外の文字が含まれていない かを表示してください

③ 16 バイトの URL セーフトークン を生成し、urlsafe 文字数: ◯ の形で長さを表示してください