Pythonでn×nのマトリックス（行列）を作成する方法

Pythonでn×nの正方行列（マトリックス）を作成する必要がある場合、リスト内包表記を使うと簡潔かつ効率的に実装できます。本記事では、具体的なサンプルコードとその出力結果、さらに内部の動作についてわかりやすく解説します。

サンプルコード

以下は、リスト内包表記を用いてn×nのマトリックスを作成する実際のコード例です。

N = 4
print("Nの値は：")
print(N)

my_result = [list(range(1 + N * i, 1 + N * (i + 1)))
    for i in range(N)]

print("N × N のマトリックスは：")
print(my_result)

出力結果

Nの値は：
4
N × N のマトリックスは：
[[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8], [9, 10, 11, 12], [13, 14, 15, 16]]

コードの解説

• 変数Nには、あらかじめ行列のサイズとなる値「4」が定義されています。

• この値はコンソールに出力され、作成するマトリックスの次元を示します。

• リスト内包表記の中でrange(N)によりインデックスiが0からN-1まで反復処理されます。

• range(1 + N * i, 1 + N * (i + 1))によって、各行に連続するN個の数値が割り当てられます。

• 各行はlist()でリストに変換され、変数my_resultに格納されます。

• 最終的に、完成したn×nのマトリックスがコンソールに表示されます。

動作のポイント

この手法では、外側のリスト内包表記が「行」を、内側のrange()が「列」に対応する値を生成します。例えばi=0の場合は「1」から「4」までが最初の行になり、i=1の場合は「5」から「8」までが2行目になります。このようにして、1から始まる連続した整数で構成されるn×nの行列を簡単に作成できます。

NumPyなどの外部ライブラリを使わず、標準のPython機能だけで実装できるため、軽量なスクリプトや学習用途に最適です。行列のサイズを変更したい場合は、変数Nの値を変更するだけで柔軟に対応できます。