【NumPy】can_cast()でデータ型間のキャスト可否を判定する方法 – キャストルール5種類を徹底解説

Pythonの数値計算ライブラリNumPyには、データ型間のキャスト(型変換)が可能かどうかを事前にチェックできる便利なメソッド numpy.can_cast() が用意されています。この記事では、can_cast() の基本的な使い方と、第3引数で指定できる5種類のキャストルールについて、具体例とともにわかりやすく解説します。

numpy.can_cast()メソッドとは

numpy.can_cast() メソッドは、指定したキャスティングルールに従ってデータ型間のキャストが発生しうる場合に True を返します。

• 第1引数: キャスト元となるデータ型または配列
• 第2引数: キャスト先のデータ型
• 第3引数: 許容するキャストの種類を制御するパラメータ('no'、'equiv'、'safe'、'same_kind'、'unsafe' のいずれか)

キャストルールの種類

• 'no': データ型のキャストを一切許可しません。
• 'equiv': バイトオーダー(エンディアン)の変更のみ許可します。
• 'safe': 値が失われない安全なキャストのみ許可します。
• 'same_kind': 安全なキャスト、または float64 から float32 へのような同種のデータ型間でのキャストのみ許可します。
• 'unsafe': あらゆるデータ変換を許可します。

実装手順

まず、必要なライブラリをインポートします。

import numpy as np

numpy.can_cast() メソッドを使って、キャストルールに従った型変換の可否を確認します。

print("Checking with can_cast() method in Numpy\n")

ルール「no」の場合 −

print("Result...",np.can_cast('i8', 'i8', 'no'))
print("Result...",np.can_cast('<i8', '>i8', 'no'))

ルール「equiv」の場合 −

print("Result...",np.can_cast('<i8', '>i8', 'equiv'))
print("Result...",np.can_cast('<i4', '>i8', 'equiv'))

ルール「safe」の場合 −

print("Result...",np.can_cast('i4', 'i8', 'safe'))
print("Result...",np.can_cast('i8', 'i4', 'safe'))

ルール「same_kind」の場合 −

print("Result...",np.can_cast('i8', 'i4', 'same_kind'))
print("Result...",np.can_cast('i8', 'i4', 'same_kind'))

サンプルコード全体

import numpy as np

# numpy.can_cast() メソッドは、キャストルールに従って
# データ型間のキャストが可能な場合に True を返します。

print("Checking with can_cast() method in Numpy\n")

# ルール "no"
print("Result...",np.can_cast('i8', 'i8', 'no'))
print("Result...",np.can_cast('<i8', '>i8', 'no'))

# ルール "equiv"
print("Result...",np.can_cast('<i8', '>i8', 'equiv'))
print("Result...",np.can_cast('<i4', '>i8', 'equiv'))

# ルール "safe"
print("Result...",np.can_cast('i4', 'i8', 'safe'))
print("Result...",np.can_cast('i8', 'i4', 'safe'))

# ルール "same_kind"
print("Result...",np.can_cast('i8', 'i4', 'same_kind'))
print("Result...",np.can_cast('i8', 'i4', 'same_kind'))

実行結果

Checking with can_cast() method in Numpy

Result... True
Result... False
Result... True
Result... False
Result... True
Result... False
Result... True
Result... True

結果のポイント

• ルール「no」では同一の型(i8 → i8)のみTrueとなり、バイトオーダーの異なる型(<i8 → >i8)はFalseになります。
• ルール「equiv」ではバイトオーダーの変更(<i8 → >i8)は許可されますが、ビット幅が異なる変換(<i4 → >i8)はFalseです。
• ルール「safe」では小さい型から大きい型への変換(i4 → i8)は安全と判断されTrue、逆方向(i8 → i4)は値が失われる可能性があるためFalseです。
• ルール「same_kind」では同じ整数型の仲間内での変換(i8 → i4)も許可され、Trueとなります。

このように numpy.can_cast() を活用すれば、意図しないデータ損失を防ぎながら、安全に型変換を行うかどうかを事前に判定できます。数値計算処理の品質向上にぜひ役立ててください。