【Python】enumerateとリスト内包表記で正方行列の対角要素を削除する方法

正方行列から対角要素（i行i列目の要素）を削除したい場面は、データ処理や行列演算においてよくあります。Pythonでは、組み込み関数のenumerateとリスト内包表記を組み合わせることで、シンプルかつ効率的にこの操作を実現できます。

サンプルコード

以下に、正方行列から対角要素を削除する具体的な実装例を示します。

my_list = [[45, 67, 85, 42, 11], [78, 99, 10, 13, 0], [91, 23, 23, 64, 23], [91, 11, 22, 14, 35]]

print("The list is :")
print(my_list)

my_result = []

for index, element in enumerate(my_list):
   my_result.append([ele for index_1, ele in enumerate(element) if index_1 != index])

print("The resultant matrix is :")
print(my_result)

実行結果

The list is :
[[45, 67, 85, 42, 11], [78, 99, 10, 13, 0], [91, 23, 23, 64, 23], [91, 11, 22, 14, 35]]
The resultant matrix is :
[[67, 85, 42, 11], [78, 10, 13, 0], [91, 23, 64, 23], [91, 11, 22, 35]]

コードの解説

• まず、リストのリスト（二次元リスト）として4×4の正方行列を定義し、コンソールに表示します。

• 次に、結果を格納するための空のリストmy_resultを用意します。

• enumerateを使って行列を反復処理し、各行のインデックスindexと行そのものelementを同時に取得します。

• 反復処理の中でリスト内包表記を使用し、各行の要素を順番に走査します。

• ここでは、要素自身のインデックスindex_1が、外側のループで得られた行インデックスindexと一致するかどうかを判定します。

• 両者が一致しない場合（＝対角要素ではない場合）のみ、その要素を結果のリストに追加します。

• こうして対角要素が取り除かれた新しい行列が生成され、コンソールに出力されます。

ポイントまとめ

この手法のポイントは、「行のインデックスと列のインデックスが一致する位置」がまさに対角要素であるという行列の性質を利用している点です。条件式index_1 != indexひとつで、対角要素だけを簡単に除外できます。

なお、大規模な数値計算を行う場合は、NumPyライブラリを使うのも有効な選択肢です。以下のように単位行列をマスクとして使えば、同様の処理を高速に実行できます。

import numpy as np

arr = np.array([[45, 67, 85, 42, 11], [78, 99, 10, 13, 0],
                [91, 23, 23, 64, 23], [91, 11, 22, 14, 35]])

mask = ~np.eye(len(arr), dtype=bool)
result = arr[mask].reshape(len(arr), -1)

print(result)

ただし、標準ライブラリだけで完結する最初の方法は、小規模なデータやPythonの学習用途において手軽で理解しやすいアプローチです。目的やデータサイズに応じて使い分けるとよいでしょう。