Go言語で行列計算をする方法
Go言語で行列計算を行うには、標準ライブラリには直接対応する機能が含まれていないため、サードパーティのライブラリを使用するか、自分で実装する必要があります。
以下では、自分で行列計算を実装する方法について説明します。
1. 行列の基本操作
まずは行列の基本操作を理解することが重要です。
Go言語では、二次元スライスを使用して行列を表現できます。
例えば、3x3の行列は以下のように定義します。
matrix := [][]float64{ {1, 2, 3}, {4, 5, 6}, {7, 8, 9}, }
2. 行列の加算
行列の加算は、対応する要素を加算することで実現できます。
次のコードは、2つの行列を加算する例です。
func addMatrices(a, b [][]float64) [][]float64 { rows := len(a) cols := len(a[0]) result := make([][]float64, rows) for i := range result { result[i] = make([]float64, cols) } for i := 0; i < rows; i++ { for j := 0; j < cols; j++ { result[i][j] = a[i][j] + b[i][j] } } return result }
3. 行列のスカラー倍
行列をスカラー倍する場合、すべての要素にスカラーを掛ける必要があります。
以下はその例です。
func scalarMultiply(matrix [][]float64, scalar float64) [][]float64 { rows := len(matrix) cols := len(matrix[0]) result := make([][]float64, rows) for i := range result { result[i] = make([]float64, cols) } for i := 0; i < rows; i++ { for j := 0; j < cols; j++ { result[i][j] = matrix[i][j] * scalar } } return result }
4. 行列の乗算
行列の乗算は少し複雑です。
まず、乗算を行うためには、行列Aの列数と行列Bの行数が一致している必要があります。
以下のコードは行列の乗算を行う関数です。
func multiplyMatrices(a, b [][]float64) [][]float64 { rowsA := len(a) colsA := len(a[0]) rowsB := len(b) colsB := len(b[0]) if colsA != rowsB { panic("行列の次元が一致しません") } result := make([][]float64, rowsA) for i := range result { result[i] = make([]float64, colsB) } for i := 0; i < rowsA; i++ { for j := 0; j < colsB; j++ { sum := 0.0 for k := 0; k < colsA; k++ { sum += a[i][k] * b[k][j] } result[i][j] = sum } } return result }
5. 行列の転置
行列の転置は、行と列を入れ替える操作です。
次のコードは行列を転置する方法を示しています。
func transposeMatrix(matrix [][]float64) [][]float64 { rows := len(matrix) cols := len(matrix[0]) result := make([][]float64, cols) for i := range result { result[i] = make([]float64, rows) } for i := 0; i < rows; i++ { for j := 0; j < cols; j++ { result[j][i] = matrix[i][j] } } return result }
6. サードパーティライブラリの利用
より高度な行列計算を行う場合は、サードパーティのライブラリを利用することを検討することもできます。
例えば、「gonum」パッケージは、行列計算を効率的に行うための多くの機能を提供しています。
以下は、gonum を使用して行列の加算を行う例です。
import "gonum.org/v1/gonum/mat" func main() { a := mat.NewDense(3, 3, []float64{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, }) b := mat.NewDense(3, 3, []float64{ 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, }) var result mat.Dense result.Add(a, b) fc := mat.Formatted(&result, mat.Prefix(""), mat.Squeeze()) fmt.Printf("行列の加算結果:\n%v\n", fc) }
このように、Go言語では基本的な行列計算を自分で実装することができ、より複雑な計算を行うにはライブラリを活用する方法があります。