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Pythonのmeshgrid（メッシュグリッド）に関数を適用する方法

NumPyのmeshgridは、座標ベクトルから座標行列を生成するための機能です。本記事では、Pythonのmeshgridやリスト・配列に対して関数を適用する方法を、具体的なコード例とともにわかりやすく解説します。

np.vectorizeデコレータとは

複数のリストや配列の各要素に関数を適用したい場合、@np.vectorizeデコレータを使用すると便利です。このデコレータは、通常スカラー値を受け取るように定義された関数を、自動的に配列対応の関数へと変換してくれます。そのため、forループを明示的に書くことなく、要素ごとの処理を簡潔に記述できます。

実装例

以下の例では、2つの引数aとbを受け取り、その和を返す関数fooを定義し、@np.vectorizeでラップしています。そのうえで、2つのリストxとyに関数を適用します。

import numpy as np

@np.vectorize
def foo(a, b):
    return a + b

x = [0.0, 0.5, 1.0]
y = [0.0, 1.0, 8.0]
print("Function Output: ", foo(x, y))

実行結果

Function Output: [0. 1.5 9. ]

結果の解説

出力結果を見ると、2つのリストの対応する要素同士が加算されていることがわかります。

  • 0.0 + 0.0 = 0.0
  • 0.5 + 1.0 = 1.5
  • 1.0 + 8.0 = 9.0

このように@np.vectorizeを活用すれば、NumPyのブロードキャストの仕組みによって、meshgridで生成した座標行列を含むさまざまな配列に対して、同じ関数を手軽に適用できます。数値計算やグラフ描画の前処理などで頻繁に使われるテクニックなので、ぜひ覚えておきましょう。

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