Zufall und seed
Du hast randint schon in Kapitel 4 kennengelernt: Es liefert eine zufällige Zahl. In den Challenges hast du es benutzt, um Bäume, Sterne und Blumen an zufälligen Positionen zu verteilen.
Jetzt kommt die Frage, die in den Challenges übergangen wurde: Was, wenn du ein Bild genau so noch einmal zeichnen willst?
randint erinnert sich nicht
randint(a, b) liefert bei jedem Aufruf eine andere Zahl. Das ist der Punkt – es ist zufällig.
from random import randint
print(randint(1, 100)) # z.B. 73
print(randint(1, 100)) # z.B. 41
print(randint(1, 100)) # z.B. 88Führst du das Programm noch einmal aus, kommen andere Zahlen. Das ist meistens richtig – aber nicht immer.
Führe das Programm dreimal aus. Kommen jedes Mal dieselben Zahlen? Warum nicht?
Das Problem mit der Reproduzierbarkeit
Stell dir vor, du hast einen Zufallswald gezeichnet – 22 Bäume, alle an zufälligen Positionen. Das Bild sieht toll aus, und du willst es genau so noch einmal haben.
Ohne seed geht das nicht. Beim nächsten Ausführen stehen die Bäume woanders. Du kannst die Positionen nicht notieren, weil du sie nicht kennst – der Zufall hat sie erzeugt, und er erinnert sich nicht daran.
Genau dafür gibt es seed.
seed: Der Zufall mit Gedächtnis
seed(zahl) legt den Startpunkt des Zufallsgenerators fest. Danach liefert randint dieselbe Folge von Zahlen – jedes Mal, wenn du das Programm ausführst.
from random import randint, seed
seed(42)
print(randint(1, 100)) # immer 82
print(randint(1, 100)) # immer 15
print(randint(1, 100)) # immer 4Ändere die Zahl in seed(42), und die Zahlen ändern sich – aber wieder reproduzierbar. seed(7) liefert eine andere Folge als seed(42), aber jedes Mal dieselbe.
a) Führe das Programm dreimal aus. Kommen jetzt jedes Mal dieselben Zahlen?
b) Ändere seed(42) zu seed(7). Welche Zahlen kommen jetzt? Sind sie anders als bei seed(42)?
c) Was passiert, wenn du seed ganz weglässt?
Drei Bilder, drei seeds
Jeder seed erzeugt ein anderes Bild – aber dasselbe Bild, wenn man das Programm noch einmal ausführt. So entsteht eine Serie aus demselben Programm:
Alle drei Bilder stammen vom exakt gleichen Programm. Nur die Zahl in seed(...) wurde geändert.
a) Ändere SEED auf 2, dann auf 3. Jedes Mal entsteht ein anderes Bild – aber wenn du denselben Seed noch einmal eingibst, kommt dasselbe Bild zurück.
b) Probiere SEED = 0 aus. Was passiert?
c) Welcher Seed gefällt dir am besten? Notiere ihn – damit kannst du das Bild jederzeit wieder herstellen.
Tipp: Was passiert bei seed(0)?
seed(0) funktioniert genauso wie jeder andere Seed. Es ist kein Sonderfall – es ist einfach ein anderer Startpunkt. Die Zahlenfolge, die herauskommt, ist genauso reproduzierbar wie bei seed(42).
Es gibt keine "bessere" oder "schlechtere" Seed-Zahl. Jede Zahl erzeugt eine andere, aber feste Folge.
Wann brauchst du seed – und wann nicht?
Zwei Fälle, zwei Antworten:
Ohne seed – wenn das Bild bei jedem Ausführen anders aussehen soll. Das ist der Normalfall bei Spielen: Beim Zahlenraten soll jedes Mal eine andere Geheimzahl kommen. Beim Memory sollen die Karten jedes Mal neu gemischt werden.
Mit seed – wenn du ein Bild reproduzieren willst. Das ist der Fall bei generativer Kunst: Du hast ein Bild gefunden, das dir gefällt, und willst es genau so wieder herstellen können.
| Ohne seed | Mit seed |
|---|---|
| Spiele (Zahlenraten, Memory) | Generative Kunst (Serien) |
| Jedes Mal anders – gewollt | Jedes Mal gleich – gewollt |
randint(1, 100) |
seed(42) dann randint(1, 100) |
| Nicht reproduzierbar | Reproduzierbar |
Wo muss seed stehen?
seed muss vor dem ersten randint-Aufruf stehen. Am besten ganz am Anfang des Programms, nach den Imports:
from turtle import *
from random import randint, seed
seed(42)
# jetzt erst die Schleife mit randint
for i in range(20):
goto(randint(-200, 200), randint(-150, 150))
dot(randint(10, 30))Würdest du seed in die Schleife schreiben, würde der Zufall bei jedem Durchlauf zurückgesetzt – und alle Punkte wären gleich. Das ist fast nie das, was man will.
a) Verschiebe seed(42) in die Schleife (direkt vor goto). Was passiert? Warum?
b) Setze seed wieder an den Anfang, aber ändere die Zahl. Wie verändert sich das Bild?
Erklärung: seed in der Schleife
Wenn seed in der Schleife steht, wird der Zufallsgenerator bei jedem Durchlauf zurückgesetzt. Das bedeutet: Der erste randint-Aufruf liefert jedes Mal dieselbe Zahl. Alle Punkte landen an derselben Stelle und haben dieselbe Größe – es entsteht nur ein einziger Punkt.
Das ist der Unterschied: seed einmal vor der Schleife setzt den Startpunkt einmal. seed in der Schleife setzt ihn jedes Mal zurück – und der Zufall hat keine Chance, eine Folge zu erzeugen.
Mehrere Zufallszahlen pro Schleifendurchlauf
Jeder randint-Aufruf verbraucht eine Zahl aus der Folge. Wenn du pro Punkt drei Aufrufe hast – x, y, Größe – dann braucht jeder Punkt drei Zahlen. Bei 20 Punkten sind das 60 Zahlen.
seed legt den Startpunkt fest. Danach gibt Python Zahl für Zahl heraus, bis die Folge erschöpft ist. Du musst dich nicht darum kümmern – aber es erklärt, warum ein anderer seed ein völlig anderes Bild erzeugt: Jede Zahl landet an einer anderen Stelle in einer anderen Reihenfolge.
seed und randint in den Challenges
In den Challenges der Kapitel 3, 4 und 5 hast du seed schon gesehen, ohne dass es erklärt wurde. Jetzt weißt du, was es macht:
- Kapitel 4, Challenge "Zufallswald" – ohne
seed, jeder Wald ist anders - Kapitel 4, Challenge "Komposition" – ohne
seed, jedes Bild ist einmalig - Kapitel 5, Challenge "Stadt bei Nacht" – mit
seed(42), die Sterne stehen reproduzierbar
Wenn du jetzt eigene Serien machst, weißt du: Ohne seed ist jedes Bild ein Unikat. Mit seed ist es reproduzierbar – und eine andere Seed-Zahl gibt dir das nächste Bild der Serie.