Goで行列計算をいくつか実装してみる

この記事はtomowarkar ひとりAdvent Calendar 2019の10日目の記事です。

行列計算がしたかった...

行列の構造体定義

// Matrix ...
type Matrix struct {
	height int
	width  int
	field  [][]float64
}

ゼロ行列生成

// ZerosMatrix ...
func (m *Matrix) ZerosMatrix(h, w int) {
	m.field = make([][]float64, h)
	for i := 0; i < h; i++ {
		m.field[i] = make([]float64, w)
	}
	m.height = h
	m.width = w
}

m.ZerosMatrix(2, 3) //  {2 3 [[0 0 0] [0 0 0]]}

$$
\left[
\begin{array}{rrr}
0 & 0 & 0 \
0 & 0 & 0 \
\end{array}
\right]
$$

任意の行列生成

// CreateMatrix ...
func (m *Matrix) CreateMatrix(h, w int, arr []float64) error {
	if h*w != len(arr) {
		return xerrors.New("Mattrix size error")
	}
	m.field = make([][]float64, h)
	for i := 0; i < h; i++ {
		m.field[i] = arr[w*i : w*(i+1)]
	}
	m.height = h
	m.width = w
	return nil
}

m.CreateMatrix(2, 3, []float64{1,2,3,4,5,6}) //  {2 3 [[1 2 3] [4 5 6]]}

$$
\left[
\begin{array}{rrr}
1 & 2 & 3 \
4 & 5 & 6 \
\end{array}
\right]
$$

転置

// T ...
func T(m Matrix) Matrix {
	var ans Matrix
	var arr []float64
	for i := 0; i < m.width; i++ {
		for j := 0; j < m.height; j++ {
			arr = append(arr, m.field[j][i])
		}
	}
	ans.CreateMatrix(m.width, m.height, arr)
	return ans
}

T(m.CreateMatrix(2, 3, []float64{1,2,3,4,5,6})) //  {3 2 [[1 4] [2 5] [3 6]]}

$$
\left[
\begin{array}{rrr}
1 & 4 \
2 & 5 \
3 & 6 \
\end{array}
\right]
$$

行列の積

// Multiplication ...
func Multiplication(ma, mb Matrix) (Matrix, error) {
	ans := Matrix{}
	if ma.width != mb.height {
		return ans, xerrors.New("Mattrix size error")
	}
	ans.ZerosMatrix(ma.height, mb.width)
	for i, a := range ma.field {
		for j := 0; j < mb.width; j++ {
			mul, _ := sumOfProducts(a, T(mb).field[j])
			ans.field[i][j] = mul
		}
	}
	return ans, nil
}

func sumFloatArr(arr []float64) float64 {
	var ans float64
	for _, a := range arr {
		ans += a
	}
	return ans
}

func sumOfProducts(a, b []float64) (float64, error) {
	var ans []float64
	if len(a) != len(b) {
		return 0, xerrors.New("size error")
	}
	for i := 0; i < len(a); i++ {
		ans = append(ans, a[i]*b[i])
	}
	return sumFloatArr(ans), nil
}

var ma, mb Matrix
ma.CreateMatrix(2, 3, []float64{1, 2, 3, 4, 5, 6})
mb.CreateMatrix(3, 2, []float64{1, 2, 3, 4, 5, 6})
Multiplication(ma, mb) // {2 2 [[22 28] [49 64]]} <nil>

$$
\left[
\begin{array}{rrr}
1 & 2 & 3 \
4 & 5 & 6
\end{array}
\right]\left[
\begin{array}{rrr}
1 & 2 \
3 & 4 \
5 & 6 \
\end{array}
\right]=\left[
\begin{array}{rrr}
22 & 28 \
49 & 64 \
\end{array}
\right]
$$

終わりに

もっとこうした方がいいよ等あればご指摘いただけると嬉しいです😍

以上明日も頑張ります！！
tomowarkar ひとりAdvent Calendar Advent Calendar 2019