Pythonで行列を転置する方法をわかりやすく解説

行列の転置（transpose）とは、行列の行と列を入れ替える操作のことです。Pythonでは、行列は「同じ要素数を持つリストのリスト」として表現されます。ここでは、Pythonを使って行列を転置する基本的な方法を解説します。

Pythonにおける行列の表現

たとえば、3行2列の行列は次のようなリストオブジェクトで表せます。

X = [[12,7],
    [4 ,5],
    [3 ,8]]

この行列を転置すると、2行3列の行列になります。

ネストしたループ（二重ループ）で転置する方法

最も基本的な方法は、for文を入れ子にして行と列のインデックスを入れ替えることです。以下のコードでは、外側のループで行を、内側のループで列を走査し、result[j][i] に X[i][j] を代入することで転置を実現しています。

X = [[12,7],
    [4 ,5],
    [3 ,8]]

result = [[0,0,0],
          [0,0,0]]

# 行を走査
for i in range(len(X)):
    # 列を走査
    for j in range(len(X[0])):
        result[j][i] = X[i][j]

for r in result:
    print(r)

実行結果

このコードを実行すると、転置された行列が表示されます。

[12, 4, 3]
[7, 5, 8]

元の行列 X の3行2列が、結果では2行3列に入れ替わっていることが確認できます。

補足：zip()を使ったより簡潔な書き方

Pythonでは、組み込み関数 zip() を使うと、ループを書かずに1行で転置できます。

transposed = [list(row) for row in zip(*X)]
print(transposed)  # [[12, 4, 3], [7, 5, 8]]

zip(*X) はリストの各要素（行）を引数として展開し、同じ位置の要素同士をまとめることで転置を実現します。NumPyを使用している場合は、numpy.transpose() や .T 属性を使うとさらに簡単です。用途に応じて使い分けるとよいでしょう。