EJML: 効率的な Java 行列ライブラリ

それは何か

Java 用の線形代数ライブラリ — 行列を扱うための数学ツール — 100% Java で書かれ、Apache v2.0 ライセンスの下で無料で公開されています。実数、複素数、密行列、疎行列を扱います。

設計目標

• 効率性: 小さい行列と大きい行列の両方に対して、可能な限り計算効率とメモリ効率を高めます。
• アクセシビリティ: 初心者と専門家の両方が使用できます。
• 実行時に最適なアルゴリズムを選択し、クリーンな API を提供し、複数のインターフェースを提供することで、これらの目標を達成します。

3 つの使用方法

1. Operations（手続き型） — 最下位レベルで、メモリ、速度、特定のアルゴリズムをほぼ完全に制御できます。手続き型 API（行列に対する関数呼び出し）を使用します。
2. SimpleMatrix — Jama に触発された、簡素化された使いやすいオブジェクト指向 API で、フロースタイルのインターフェースを備えています。
3. Equations — Matlab に似たシンボリックインターフェース。コンパクトな方程式文字列を書くことができます。

これら 3 つはすべて同じ数学を実行できます（README には各スタイルのカルマンゲインの例が示されています）。

機能のハイライト

• 基本演算子 — 加算、乗算など
• 行列操作 — 抽出、挿入、結合など
• 線形ソルバー — 線形、最小二乗、増分
• 分解 — LU、QR、Cholesky、SVD、固有値など
• 行列の特徴 — ランク、対称性、定値性など
• ランダム行列生成 — 共分散、直交、対称
• 異なる内部形式 — 行優先、ブロック、疎
• Graph BLAS（セミリング）
• シングルスレッドおよび並行実装
• Kotlin 拡張
• すべてのアルゴリズムのユニットテスト

品質とパフォーマンス

• 正確性を保証するために広範にユニットテストされています
• 内部および Java Matrix Benchmark に対してベンチマークされています
• ドキュメントは ejml.org（マニュアル、JavaDoc）にあります

パッケージとモジュール

Maven Central で org.ejml:ejml-all:0.46.0 として入手可能（または個別のモジュールを取得）：

モジュール	目的
ejml-core	コアデータ構造と共通コード
ejml-fdense	密な実数 32 ビット浮動小数点アルゴリズム
ejml-ddense	密な実数 64 ビット浮動小数点アルゴリズム
ejml-cdense	密な複素数 32 ビット浮動小数点アルゴリズム
ejml-zdense	密な複素数 64 ビット浮動小数点アルゴリズム
ejml-fsparse	疎な実数 32 ビット浮動小数点アルゴリズム
ejml-dsparse	疎な実数 64 ビット浮動小数点アルゴリズム
ejml-simple	SimpleMatrix および Equations インターフェース
ejml-java9module	Java モジュールシステム（JPMS）用の単一統合 jar

Java モジュールシステムの注意: 複数の ejml-* モジュールを同時にモジュールパスに配置しないでください。パッケージ分割エラーが発生します。代わりに ejml-java9module jar を使用してください。

行列タイプの命名規則

行列クラス名は DMatrixRMaj のようなパターンに従います：

• 最初の文字 = データ型：D（実数 double）、F（実数 float）、Z（複素数 double）、C（複素数 float）、B（バイナリ）
• 中間 = 構造：RMaj（密な行優先）、RBlock（ブロック）、NxN/N（固定サイズ）、CSC（圧縮スパース列）、Triplet

例：DMatrixRMaj = double、実数、密、行優先行列。

ソースからのビルド

• Gradle でビルドされます。Java 17+ が必要ですが、Java 11 バイトコードを生成します。
• コマンド：./gradlew autogenerate 次に ./gradlew publishToMavenLocal。
• その他のコマンド：createLibraryDirectory（すべてのモジュール jar を ejml/libraries に保存）および oneJar（すべてを単一の EJML.jar にコンパイル）。
• 事前ビルドされた jar は Maven Central で入手可能です。ほとんどのユーザーはビルドする必要はありません。

リポジトリ構成

• docs/ — ドキュメント（古い可能性があります。オンラインが最新です）
• examples/ — 使用例
• main/ — ライブラリのソースコード
• change.txt — バージョン履歴

コミュニティとサポート

• Google グループ: efficient-java-matrix-library-discuss
• 問題トラッカー: GitHub issues（github.com/lessthanoptimal/ejml/issues）
• クレジット: 著者は David Watkins（『行列計算の基礎』）と Timothy A. Davis（『疎線形システムの直接法』および CSparse、これが疎アルゴリズムの種となりました）に感謝します。