PythonでNumPyを使って2つの行列を乗算する方法

はじめに

このチュートリアルでは、PythonのNumPyライブラリを使って2つの行列を乗算する方法を解説します。NumPyを使えば、行列計算は非常にシンプルに記述できます。

NumPyには行列の積を計算するためのdotメソッドが用意されています。まずは、以下のコマンドでNumPyライブラリをインストールしましょう。

pip install numpy

プログラムの流れ

行列の乗算を行うプログラムは、以下の手順で作成します。

• NumPyライブラリをインポートする。

• 乗算したい2つの行列を初期化する。

• numpy.dot(matrix_1, matrix_2)メソッドで行列の積を計算し、結果を変数に格納する。

• 結果を出力する。

サンプルコード

以下のコードを見てみましょう。

# モジュールをインポート
import numpy

# 行列を初期化
matrix_1 = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]
matrix_2 = [
    [7, 8, 9],
    [4, 5, 6],
    [1, 2, 3]
]

# 2つの行列を乗算
result = numpy.dot(matrix_1, matrix_2)

# 結果を出力
print(result)

実行結果

上記のプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

[[ 18  24  30]
 [ 54  69  84]
 [ 90 114 138]]

補足：その他の乗算方法

NumPyではdotメソッド以外にも、以下の方法で行列の積を計算できます。

• @演算子：matrix_1 @ matrix_2のように書けます（Python 3.5以降）。

• numpy.matmul関数：numpy.matmul(matrix_1, matrix_2)でも同じ結果が得られます。

どの方法でも結果は同じなので、コードの可読性に応じて使い分けるのがおすすめです。

まとめ

NumPyのdotメソッドを使えば、Pythonで簡単に行列の乗算が行えます。機械学習やデータ分析など、数値計算の場面で頻繁に使われる操作なので、ぜひマスターしておきましょう。
チュートリアルについて不明な点がある場合は、コメント欄でお気軽にご質問ください。