PYTHON 行列　対角要素を抽出する　対角行列を作成する

行列から対角要素を抽出する、又は対角行列を作成する

numpyのdiag() 関数を使う事で、行列から対角要素を抽出したり、対角行列に変換する事が出来ます。

インポートするパッケージはnumpyです。

サンプルコードは、diag() 関数を使って行列から対角要素を抽出するコードです。

import numpy as np
# 4行×4列の配列の作成
arr = np.asarray([[1,2,3,4],[11,12,13,14],[21,22,23,24],[31,32,33,34],[41,42,43,44]])
print(arr)
# 対角要素の取得
print(np.diag(arr))
# 右側に１列オフセットした対角要素の取得
print(np.diag(arr, k=1))
# 右側に2列オフセットした対角要素の取得
print(np.diag(arr, k=2))
# 左側に１列オフセットした対角要素の取得
print(np.diag(arr, k=-1))
# 左側に2列オフセットした対角要素の取得
print(np.diag(arr, k=-2))

[[ 1  2  3  4]
 [11 12 13 14]
 [21 22 23 24]
 [31 32 33 34]
 [41 42 43 44]]
[ 1 12 23 34]
[ 2 13 24]
[ 3 14]
[11 22 33 44]
[21 32 43]

タプル又はリストに対してdiag() 関数を使うと対角行列を生成します。

import numpy as np
# 1行×4列の配列の作成
arr = np.asarray([1,2,3,4])
print(arr)
# 対角要素の取得
print(np.diag(arr))
# 右側に１列オフセットした対角行列
print(np.diag(arr, k=1))
# 右側に2列オフセットした対角行列
print(np.diag(arr, k=2))
# 左側に１列オフセットした対角行列
print(np.diag(arr, k=-1))
# 左側に2列オフセットした対角行列
print(np.diag(arr, k=-2))

[1 2 3 4]
[[1 0 0 0]
 [0 2 0 0]
 [0 0 3 0]
 [0 0 0 4]]
[[0 1 0 0 0]
 [0 0 2 0 0]
 [0 0 0 3 0]
 [0 0 0 0 4]
 [0 0 0 0 0]]
[[0 0 1 0 0 0]
 [0 0 0 2 0 0]
 [0 0 0 0 3 0]
 [0 0 0 0 0 4]
 [0 0 0 0 0 0]
 [0 0 0 0 0 0]]
[[0 0 0 0 0]
 [1 0 0 0 0]
 [0 2 0 0 0]
 [0 0 3 0 0]
 [0 0 0 4 0]]
[[0 0 0 0 0 0]
 [0 0 0 0 0 0]
 [1 0 0 0 0 0]
 [0 2 0 0 0 0]
 [0 0 3 0 0 0]
 [0 0 0 4 0 0]]