Python 生成隨機字串的方法總結｜密碼、日本語支援與應用範例解說

1. 介紹

在 Python 中處理隨機字串的原因

介紹即使是初學者也能安心使用的實用知識

閱讀本文能獲得的事項

• 使用 Python 標準函式庫生成隨機字串的方法
• 注重安全的字串生成最佳實務
• 包含日語的特殊隨機字串的處理方式
• 利用 Faker 等外部函式庫生成虛擬資料的方法
• 隨機字串的實踐應用範例

2. 基本隨機字串的生成方法

使用Python標準函式庫的簡單方法

import random
import string

def generate_random_string(length=10):
    characters = string.ascii_letters + string.digits
    return ''.join(random.choice(characters) for _ in range(length))

print(generate_random_string())

各構成要素的說明

• string.ascii_letters：abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ（英文字母的大寫・小寫）
• string.digits：0123456789（數字）
• random.choice()：從清單或字串等中隨機選擇一個的函數
• ''.join(...)：將清單的元素結合為一個字串

可使用任意字元集進行自訂

def generate_custom_string(length=8):
    characters = 'ABCD1234@#$'
    return ''.join(random.choice(characters) for _ in range(length))

print(generate_custom_string())

隨機性的注意事項

3. 進階的隨機字串生成

注重安全的字串生成：secrets模組的活用

import secrets
import string

def generate_secure_string(length=12):
    characters = string.ascii_letters + string.digits
    return ''.join(secrets.choice(characters) for _ in range(length))

print(generate_secure_string())

包含符號或特殊字元的隨機字串

def generate_complex_password(length=16):
    characters = string.ascii_letters + string.digits + string.punctuation
    return ''.join(secrets.choice(characters) for _ in range(length))

print(generate_complex_password())

• string.punctuation：包含!"#$%&'()*+,-./:;<=>?@[]^_{|}~`等符號。
• 輸出的字串具有與密碼生成工具同等以上的強度。

包含日語（平假名・片假名・漢字）的隨機字串生成

平假名・片假名的情況

import random

hiragana = [chr(code) for code in range(12353, 12436) if chr(code).isalpha()]

def generate_hiragana_string(length=8):
    return ''.join(random.choice(hiragana) for _ in range(length))

print(generate_hiragana_string())

漢字的情況（注意事項）

kanji_list = ['山', '川', '田', '本', '中', '村', '花', '木']

def generate_kanji_string(length=4):
    return ''.join(random.choice(kanji_list) for _ in range(length))

print(generate_kanji_string())

總結：需要進階生成的場景是什麼？

4. 使用外部程式庫產生隨機資料

產生虛擬資料很方便的 Faker 程式庫

Faker 的安裝方法

pip install faker

基本用法（英文資料）

from faker import Faker

fake = Faker()

print(fake.name())       # 範例: John Doe
print(fake.email())      # 範例: johndoe@example.com
print(fake.address())    # 範例: 1234 Elm Street, Springfield

如何產生日文資料？

from faker import Faker

fake = Faker('ja_JP')

print(fake.name())       # 範例: Yamada Tarō
print(fake.address())    # 範例: 東京都港区南青山1-2-3
print(fake.company())    # 範例: 株式会社サンプル

Faker 也能產生隨機字串嗎？

print(fake.lexify(text="????-????"))     # 範例: xqwe-kdls
print(fake.bothify(text="##??-??##"))    # 範例: 45az-kl92

• ? → 隨機英文字母（a-z）
• # → 隨機數字（0-9）

使用 Faker 的批次資料產生（CSV 儲存範例）

import csv
from faker import Faker

fake = Faker('ja_JP')

with open('dummy_users.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as file:
    writer = csv.writer(file)
    writer.writerow(['名字', '電子郵件', '地址'])

    for _ in range(10):
        writer.writerow([fake.name(), fake.email(), fake.address()])

Faker 什麼時候使用？

5. 實踐性的應用範例

使用者名稱或初始密碼的自動生成

import secrets
 import string
 
 def generate_user_credentials():
     user_id = ''.join(secrets.choice(string.ascii_lowercase + string.digits) for _ in range(8))
     password = ''.join(secrets.choice(string.ascii_letters + string.digits + string.punctuation) for _ in range(12))
     return user_id, password
 
 user_id, password = generate_user_credentials()
 print(f"使用者 ID: {user_id}")
 print(f"初始密碼: {password}")

作為測試資料的使用

• 使用者清單畫面的顯示測試
• 篩選功能或搜尋功能的確認
• 輸入驗證的確認

唯一 ID 的生成（權杖、金鑰、識別子）

import secrets
 
 def generate_token(length=32):
     return secrets.token_hex(length)
 
 print(generate_token())  # 範例: '2f6c3b8f2deabfa479b1c61a3e5a9a3f...'

• secrets.token_hex() 會生成加密學上安全的16進位字串。
• 最適於使用者個別的認證權杖或 API 金鑰的生成。

也能應用於日文對應的應用程式

import random
 
 katakana = [chr(code) for code in range(12449, 12532) if chr(code).isalpha()]
 
 def generate_katakana_name(length=5):
     return ''.join(random.choice(katakana) for _ in range(length))
 
 print(generate_katakana_name())  # 範例: サミョツハラ

還有這些活用！

6. 總結

在 Python 中自由運用隨機字串的能力

回顧各章要點

• 基本生成方法中，介紹了使用 random 模組和 string 模組的簡單方法。
• 安全性用途中，說明了加密學上安全的 secrets 模組是必不可少的。
• 處理日文字串時，使用 Unicode 或預定義清單的技巧很有效。
• 活用Faker 函式庫，就能輕鬆生成姓名、地址、電子郵件等真實的虛擬資料。
• 實踐性活用中，介紹了使用者認證、測試資料生成、權杖發行等具體範例。

隨機字串生成中的注意事項

• random 模組雖然簡單，但由於可預測性，因此不適合用於安全性目的。
• 生成包含符號或特殊字元的字串時，需要意識到使用場合（例如：需要 URL 編碼的場面等）。
• 日文字串的隨機生成中，需要理解會產生無意義的字串，因此基本限定於測試用途。
• Faker 的資料是純粹虛構的資訊，與真實人物・企業無關。

連結到未來學習的提示

• 結合正規表達式，挑戰字串模式的驗證或篩選。
• 組み入 GUI 應用程式或 Web 表單，製作使用者導向的字串自動生成功能。
• 與其他函式庫（NumPy 或 Pandas）聯動，建構大量的測試資料集。

7. 常見問題（FAQ）

Q1. random 模組與 secrets 模組的差異是什麼？

Q2. 可以只使用特定字元來製作隨機字串嗎？

import random

chars = 'ABC123'
print(''.join(random.choice(chars) for _ in range(6)))

Q3. 如何製作隨機的日文（平假名或漢字）字串？

# 平假名範例
hiragana = [chr(i) for i in range(12353, 12436)]
print(''.join(random.choice(hiragana) for _ in range(5)))

Q4. 我想使用 Faker 生成日文資料，該怎麼做？

from faker import Faker

fake = Faker('ja_JP')
print(fake.name())     # 範例: Suzuki Tarō

Q5. 如何動態變更隨機字串的長度？

def generate_random_string(length=8):
    return ''.join(random.choice('ABC123') for _ in range(length))

print(generate_random_string(12))  # 長度 12 的字串

Q6. Faker 的資料是真實人物的嗎？

Q7. 為什麼每次執行都會得到相同結果？

import random
random.seed(42)  # 會得到相同結果