Scipyとは？Scipyのインストールを解説【Python入門】

Scipyというライブラリをよく目にしませんか？
もしTensorFlowを利用していれば、間接的にScipyを利用していることになります。

TensorFlowの依存ライブラリには、Scipyが存在しています。
そのため、TensorFlowをインストールすれば、Scipyも自動的にインストールされます。

実は、機械学習をする人には、Scipyは身近な存在だったのです。
このScipyを私たちが直接利用することはあるのでしょうか？

本記事の内容

それでは、上記に沿って解説していきます。

Scipyとは？

Scipyの読み方は、「サイパイ」となります。

SciPyは、数学・科学・工学のための数値解析ソフトウェアです。
オープンソースとして、常時開発が行われています。

また、世界をリードする科学者やエンジニアに多く利用されています。
研究分野では、高度な科学技術計算が必要とされるからなのでしょう。

では、具体的にはどのような科学技術計算が可能なのでしょうか？
Scipyのサブモジュール単位で確認します。

上記を確認すると、どこかで見たことのあるキーワードが存在しています。
例えば、線形代数は普通に高校数学で出てきましたね。

高度な科学技術計算と言えども、馴染のある計算もあります。
決して、科学者だけが利用するようなモノではないということです。
それに、全然馴染みがなくても、便利な関数があれば使っていけばいいだけです。

以上、Scipyで行える計算処理の雰囲気はつかめたと思います。
次は、Scipyのシステム要件を確認します。

Scipyの最新バージョンは、1.6.0となります。
この最新バージョンは、2020年12月31日にリリースされています。

サポートOSに関しては、以下を含むクロスプラットフォーム対応です。

次は、ちょっと注意が必要です。
サポート対象のPythonのバージョンが、以下となっています。

比較的新しいPythonにしか対応していません。
3.6も切り捨てているのは、少し驚きです。

念のためにPythonのバージョンを確認。

>python -V
Python 3.8.6

問題ありませんね。

以上、Scipyのシステム要件でした。
では、Scipyをインストールしていきましょう。

最初に、現状のインストール済みパッケージを確認しておきます。

>pip list
Package    Version
---------- -------
pip        20.3.3
setuptools 51.1.2

次にするべきことは、pip自体の更新です。
pipコマンドを使う場合、常に以下のコマンドを実行しておきましょう。

python -m pip install --upgrade pip

では、Scipyのインストールです。
Scipyのインストールは、以下のコマンドとなります。

pip install scipy

インストールは、すぐに終わります。
では、どんなパッケージがインストールされたのかを確認しましょう。

>pip list
Package    Version
---------- -------
numpy      1.19.5
pip        20.3.3
scipy      1.6.0
setuptools 51.1.2

scipyは最新版が、インストールされています。
あと、numpyもインストールされています。

確かに、ScipyはNumPyを依存ライブラリとしています。
NumPy配列を用いて、計算処理を行います。
だから、numpy 1.19.5がインストールされているのも納得。

最後に、Scipyの動作確認を行いましょう。

逆行列を求める関数が、Scipyには用意されています。
それを使って、動作確認を行います。

元となる行列は、以下。

この行列の逆行列を求めます。

import numpy as np
from scipy import linalg

A = np.array([[1,3,2],[-1,0,1],[2,3,0]])

AI = linalg.inv(A)

print(AI)

上記コードの実行結果は、以下。

[[ 1.         -2.         -1.        ]
[-0.66666667  1.33333333  1.        ]
[ 1.         -1.         -1.        ]]

正式な回答は、以下。

小数点と分数での表記の違いはあれど、結果は同じです。
動作確認としては、これで十分でしょう。

以上、Scipyの動作確認でした。