多次元データと配列
Important
本章の前提知識
本章の内容を理解するためには、以下の章を事前に学習しておく必要があります。
本章では、1次元の数値データから、多次元配列、memory layout、外部クレート、 データ保存へ進みます。以降の線形代数、偏微分方程式、統計力学、量子力学では、 多次元データを正しく扱うことが重要になります。
本章の目的は、ndarrayを使うことだけではありません。
計算機の基本モデルで見た
cache line、連続アクセス、stride の考え方を使い、
配列のshape、axis、copy/view、保存形式、metadataを意識して、
計算結果を後から検証できる形で扱うことを目指します。
本章の構成
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1次元データから多次元データへ Rust標準の配列、スライス、
Vec<T>を出発点として、ベクトル、行列、格子データへ進む準備をします。 -
多次元配列とメモリレイアウト flattening、row-major、column-major、stride、view/copyの違いをRustの配列で確認します。
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外部クレートの活用（ndarray入門） Rustの科学技術計算で標準的に使われる軽量な
ndarrayクレートと、 LAPACK系の線形代数を使うndarray-linalgの位置づけを確認します。 -
発展的なテンソルライブラリ tenferro
ndarrayを確認した後、自動微分、GPU実行、テンソル縮約を扱う 発展的な選択肢としてtenferroを確認します。 -
データ保存とmetadata CSV、HDF5、NumPy形式、metadataの使い分けを整理します。
本章を終えることで、読者は多次元の数値データをRustで扱い、保存し、後続の解析や可視化につなげるための基礎を習得できます。