Ruby2.2.0-preview1速報(Matrix版)

Matrix(行列)って何？

Matrix(行列)は、同じ長さの配列を配列の中に入れたような形式のデータで、下記のような形のものを言います。

Matrix[
  [1,2,1,1],
  [2,4,5,2],
  [1,4,4,4],
  [5,4,1,1],
  [2,3,3,4]
]

具体的なデータ例
・本の購入履歴データ
・各ユーザーの映画の評価データ
など

ユーザーをu1,u2,u3として、映画をm1,m2,m3としたときの評価データは、

   m1 m2 m3
u1  0  3  1
u2  1  5  2
u3  5  0  0

みたいな形で表すことができて、これをMatrix(行列)といい、様々な計算をしていきます。

Rubyの弱点の一つだったMatrix

Rubyは標準でmatrixライブラリを用意していたものの、使いづらいしパフォーマンスがひどかった。
理由はこの投稿を見れば分かります。
http://qiita.com/catatsuy/items/c73c41f85832bff1dbc1

標準のMatrixライブラリがこんな状態なので、外部のライブラリでNMatrixなるものがあり、こちらは計算方法やデータの扱いが工夫されていて、パフォーマンスも高いけど、依存パッケージがあったり環境変数を設定しないといけなかったりと、扱いづらいのが欠点でした。

標準のMatrixクラスが劇的に改善！！

Pythonにも負けない(?)行列計算ができるようになりそうです。

Ruby2.2.0-preview1のインストール

ruby-buildに登録されているので、rbenvでインストールできます。

#terminal
CONFIGURE_OPTS="--enable-bundled-libyaml" rbenv install 2.2.0-preview1

Ruby2.2のMatrixクラスでできること

■基本演算

#irbを立ち上げて
require 'matrix'

#3×5のランダム行列の生成
Matrix.build(2,2) { rand }
=> Matrix[[0.8571359857200008, 0.028076907386971994], [0.5420561909522512, 0.7052229658795479]]

#行列の値とか行、列の取得とか
Matrix[ [1,2], [3,4] ].each_with_index do |i, row, col|
  puts "#{i} at #{row}, #{col}"
end

#出力結果↓
1 at 0, 0
2 at 0, 1
3 at 1, 0
4 at 1, 1    
=>
Matrix[[1, 2], [3, 4]]

#逆行列
Matrix[[-1, -1], [0, -1]].inverse

#転置
Matrix[[1,2], [3,4], [5,6]].transpose

その他、複素数とか諸々の計算は色々できます。
http://ruby-doc.org/stdlib-2.1.3/libdoc/matrix/rdoc/Matrix.html

■n次元連立方程式を解ける！？

m=Matrix[[1,1,1,0],[1,1,0,1],[1,0,1,1],[0,1,1,1]]
m.lup.solve([3,3,3,3])  
=> Vector[(1/1), (1/1), (1/1), (1/1)] #a=1, b=1, c=1, d=1って意味です。

す、すげぇ〜！


__■特殊な行列計算
LU分解、ラプラス展開、余因子展開、余因子行列、スペクトル分解、複素数行列などはこちらを参考に。
http://bit.ly/1vKOZmD

ネットワーク解析とかレコメンド系とか統計解析系が、かなり便利になりますね。

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というわけで、まだまだ需要が高まりそうな行列計算をRubyでいい感じに使えるようになったのは、
Rubyistにとっては朗報ですね。

もうちょっと色々いじってみたいと思います！