Java中类似于Numpy多维对象的等效物

Question

Java中类似于Numpy多维对象的等效物

javamultidimensional-arraynumpy

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使用Numpy多维数组一段时间后，我真的很喜欢它。使用它能够编写简洁易读且相对通用的算法。我希望在Java中也能有类似的东西。在自己编写具备Numpy API的多维数组之前，是否已经有这样的工具存在？

[PS] 我查了一下，没有找到。

- Monkey

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如果您正在参考Java 平台，Scalala看起来是一个不错的选择... - Samuel Audet

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你不需要使用Scala。你所提到的多维数据结构是矩阵。你需要一个线性代数库，比如LA4J。 - duffymo

10个回答

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这个库叫做Vectorz (https://github.com/mikera/vectorz)，提供了一个完整的NDArray，其功能基本等同于Numpy的NDArray，即提供以下功能：

任意N维数值数组(在此情况下是Java doubles)
使用跨步存取(strided access)的轻量级视图，以进行高效的切片操作
广泛的数学操作，并具有高效的实现

它也非常快：对于大多数操作，它比NumPy要快得多，尽管对于某些大矩阵操作，NumPy可能仍然更快，因为它使用本地BLAS库加速这些操作。

以下是NDArray类本身：

https://github.com/mikera/vectorz/blob/develop/src/main/java/mikera/arrayz/NDArray.java

免责声明：我是Vectorz的作者

- mikera

嗨，Mike。我发现Vectorz对我非常有吸引力。我正在实时进行从RGB到HSL的颜色格式转换，并认为Vectorz正是我所需要的。是否可以以高效的方式将某些数学表达式应用于矩阵中的每个元素？假设矩阵是单个相机帧的表示，比如说2D数组。 - Yuriy Chernyshov

@Yuriy 有一个 applyOp 函数可以让你对整个数组应用任意（包括自定义）操作。值得研究。 - mikera

为什么Vectorz被故意设计成不使用本地和/或GPU代码？ - Aleksandr Dubinsky

@AleksandrDubinsky 没有什么可以阻止Vectorz使用GPU。实际上，我在这里有一个实验性的OpenCL实现：https://github.com/mikera/vectorz-opencl - mikera

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@RavikantTiwari，您可以使用a.join(b,1)来沿列连接（其中1是列维度，0为行）。 - mikera

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您可以使用数值库进行线性代数计算，这些库中将包含矩阵。请查看Apache Commons Math。

- duffymo

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我知道那个库。它的API是一个经典的“向量和矩阵”API。我正在寻找一个类似于Numpy的API，它提供多维数组，将向量和矩阵统一为一个实体。基于个人经验，这种方法可以使许多数学代码更容易编写。 - Monkey

Vectorz（见我的答案）提供了任意多维数组，具有单一接口抽象（INDArray），由向量和矩阵实现。 - mikera

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Scala有更多类似numpy的库，如果算的话。 (你甚至可以从Java中使用它们。) BIDMat承诺既强大又快速（并且由GPU提供支持）。

正如已经提到的那样，还有Breeze。

- Aleksandr Dubinsky

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这是一个旧问题，但我想添加这两个Java ndarray库:

（注：ndarray是指n维数组）

- qwerty

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只是注意到TF Java NdArray库由TensorFlow组织维护，但可以添加到任何Java项目中，并且不依赖于TensorFlow本身（在TensorFlow Java中，由TensorFlow支持的NdArray的等效物是Tensor）。 - Karl Lessard

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所以最接近的匹配似乎是Colt！http://acs.lbl.gov/software/colt/

它具有多维数组对象、数组视图和通常的线性代数！而且它似乎相当高效。

- Monkey

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请问，Colt 中哪个类代表多维数组？ - Dims

@Dims 多维数组的接口是AbstractMatrix，网址为http://dst.lbl.gov/ACSSoftware/colt/api/cern/colt/matrix/impl/AbstractMatrix.html。Colt提供的实现仅涵盖1、2和3维情况。 - dlegland

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@dlegland所说的与numpy远非等效。 - Dims

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另一个很好的选择是使用Spark的DataFrame API。

http://spark.apache.org/docs/latest/sql-programming-guide.html

这为您提供了一个类似于Pandas/Numpy的Java数组接口。此外，代码本质上是可并行的，如果数据量增加，可以在一组机器上运行。

- Asim Jalis

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我建议使用la4j，这是一个优雅、现代的线性代数库，或者JBLAS，它将BLAS移植到Java。

- duffymo

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Java对于nd-array（无运算符重载等）而言有点笨拙。如果可以使用Kotlin，可以尝试Kotlin-NumPy（https://github.com/Kotlin/kotlin-numpy）。

nd4j（https://github.com/deeplearning4j/nd4j）曾经很受欢迎，但现在似乎已不再维护。

- iirekm

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我认为Java没有像NumPy一样的东西。NumPy是一个大型的数学导向项目，不太适合Java的思维方式。

这并不意味着Java中没有好的集合库！Guava有Table接口，其中包括两个很好的实现，ArrayTable和HashBasedTable。它更像是一个集合库而不是数学工具，但非常有用。

对于速度和内存效率，可以使用Trove。这是一个与基本类型一起使用的集合库。

对于矩阵操作，JAMA似乎不错。

据我所知，在Java中，您需要编写更多的代码并使用更多的库，而不是Python。

- user983716

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为什么一个数学导向的项目不适合Java编程思维？ - user118967

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可以查看英文原文，
原文链接

- KIC · Accepted Answer

这篇文章是2011年的。截至2015年底，我想提到有一个新的Java库声称自己是numpy的替代品->nd4j。好处在于，nd4j是基于不同库（如blas）的抽象层。根据矩阵大小，有两倍于numpy或jblas更快速的底层实现。而且你的代码是真正的跨平台。