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