shibuya.lisp #28: 仮題: r について

仮題: Rについて

@tnoda_

[2015-05-27 Wed]

Rについて

そんな言語で大丈夫か?(Shibuya.lisp なのに的な意味で)

Rについて

そんな言語で大丈夫か?(Shibuya.lisp なのに的な意味で)

かんたんな Rの紹介

user> (r/mean [1 2 3 4 5])[3.0]

user> (r/var [1 2 3 4 5])[2.5]

user> (r/plot (range 10) (range 10))nil

かんたんな Rの紹介

user> (r/mean [1 2 3 4 5])[3.0]

user> (r/var [1 2 3 4 5])[2.5]

user> (r/plot (range 10) (range 10))nil

Outline

さっき見たものは何?

Clojure から R の関数を利用するライブラリ Rashinban のデモ

Clojureと非 Javaとの連携

いくつかの方法、Rashinban の選択

Rashinbanを支える Clojureの技術

• R のデータ構造を Clojure で扱う方法• Clojure の値を R に持ち込む方法

Outline

Rashinban

!"#$%&'(

)#*&+,#'(#-

.,'/&0(+

123#-456

7&8+4+3

! .0,9"+(

<,+-+4#.0,9"+(

.0,9"+(

Clojureで Rを使いたい

R言語で Clojureを実装する (RClojure)

死。

libRを JVMで利用する

• JNI/JNA• SEGV 即死• C の世界 <=メモリコピー=> JVM の世界

Client/Serverで利用する

• サーバとしての R• クライアントとしての Clojure

死。

• JNI/JNA

• SEGV 即死• C の世界 <=メモリコピー=> JVM の世界

死。

• JNI/JNA• SEGV 即死

• C の世界 <=メモリコピー=> JVM の世界

死。

Rのクライアントサーバ実装

Figure : http://rforge.net/Rserve

Rのクライアントサーバ実装

Figure : http://rforge.net/Rserve

文献情報

Hornik, K, and F Leisch. “A Fast Way to Provide R Functionalityto Applications.” Proceedings of DSC, no. Dsc (2003).http://www.ci.tuwien.ac.at/Conferences/DSC-2003/Proceedings/Urbanek.pdf

Rserveの仕組み

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!)('*(+)('*(',

!)('*(+"#-(./, eval()

!"#"$%&'()*+

Rserve利用の課題

Javaオブジェクト→ Clojureの値

• Rserve から受けとる R 関数の実行結果• R の型に対応する Java のクラスのオブジェクト• e.g. REXPDouble, REXPString, RList, . . .• Clojure の値に変換が面倒

Clojureの値→ Rの式

• eval() に渡す式を組み立てる必要

• Clojure の値を一旦全て文字列で表現• Clojure と R との表現が異なる場合は面倒

• Rserve から受けとる R 関数の実行結果

• R の型に対応する Java のクラスのオブジェクト• e.g. REXPDouble, REXPString, RList, . . .• Clojure の値に変換が面倒

• Rserve から受けとる R 関数の実行結果• R の型に対応する Java のクラスのオブジェクト

• e.g. REXPDouble, REXPString, RList, . . .• Clojure の値に変換が面倒

• Rserve から受けとる R 関数の実行結果• R の型に対応する Java のクラスのオブジェクト• e.g. REXPDouble, REXPString, RList, . . .

• Clojure の値に変換が面倒

• Clojure の値を一旦全て文字列で表現

• Clojure と R との表現が異なる場合は面倒

Javaから Clojureへ

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!"#$+-01

!"#$2333

4*.1&5

Protocolsによる解決

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Protocolsとは

Javaのインタフェースのようなもの

• すなわち型 (Java のクラス) に基づくディスパッチ• 貧弱なディスパッチによる多態性の提供

そんな貧弱なディスパッチで大丈夫か?

• 「大丈夫だ、問題ない」（2 回目）• Java のインタフェースでも困らない

Protocolsの利点

• Clojure のホスト環境 (Java) に存在する機能• 速さ

Protocolsとは

Protocolsの利点

Protocolsとは

• すなわち型 (Java のクラス) に基づくディスパッチ

• 貧弱なディスパッチによる多態性の提供

Protocolsの利点

Protocolsとは

Protocolsの利点

Protocolsとは

Protocolsの利点

Protocolsとは

Protocolsの利点

Protocolsとは

• 「大丈夫だ、問題ない」（2 回目）

• Java のインタフェースでも困らない

Protocolsの利点

Protocolsとは

Protocolsの利点

Protocolsとは

Protocolsの利点

Protocolsとは

Protocolsの利点

Protocolsとは

Protocolsの利点

• Clojure のホスト環境 (Java) に存在する機能

• 速さ

Protocolsとは

Protocolsの利点

Rashinbanでの例1 (defprotocol Rexp2 (->clj [x]))34 (extend-protocol Rexp5 REXPDouble6 (->clj [rds] (-> rds .asDoubles vec))7 REXPGenericVector8 (->clj [rxs] (-> rxs .asList ->clj))9 REXPInteger

10 (->clj [ris] (-> ris .asIntegers vec))11 REXPLogical12 (->clj [rls] (->> rls .asBytes (map pos?) vec))13 REXPNull14 (->clj [_] nil)15 REXPString16 (->clj [rfs] (-> rfs .asStrings vec))17 REXP18 (->clj [rexp] (str rexp))19 RList20 (->clj [rxs] (reduce (fn21 [acc k]22 (assoc acc23 (keyword k)24 (->> (str k)25 (.at rxs)26 ->clj)))27 {}28 (.keys rxs)))29 nil30 (->clj [_] nil))

Rashinbanを支える技術 1

Protocols

R <=> Clojure のデータ型を自動変換

クライアント起動時

1 サーバに接続 (RConnection.)

2 サーバから built-in 関数一覧を取得3 built-in 関数に相当する Clojure 関数を作成4 search() 関数を使ってパッケージ一覧を取得

5 ls() 関数を使ってパッケージ毎に利用可能な関数一覧を取得

6 全ての R 関数に相当する Clojure 関数を作成

Protocols

2 サーバから built-in 関数一覧を取得

3 built-in 関数に相当する Clojure 関数を作成4 search() 関数を使ってパッケージ一覧を取得

Protocols

2 サーバから built-in 関数一覧を取得3 built-in 関数に相当する Clojure 関数を作成

4 search() 関数を使ってパッケージ一覧を取得

Protocols

Checkpoint

Rashinban（回らないほう）

• サーバ/クライアントで R を利用するライブラリ• Rserve のクライアントを利用• 起動時に R サーバに接続して利用可能関数を調べる

Protocols

• Java インタフェース類似機能• 貧弱ながら十分かつ高速なディスパッチ

• Clojure の値を何かに変換するときに便利

Checkpoint

Protocols

Checkpoint

Protocols

Checkpoint

Protocols

Checkpoint

Protocols

これから R言語の話をしよう

• 型

• クラス

• R のオブジェクト指向

Rの型

`"NULL"' NULL`"symbol"' a variable name`"pairlist"' a pairlist object (mainly internal)`"closure"' a function`"environment"'an environment`"promise"' an object used to implement lazy evaluation`"language"' an R language construct`"special"' an internal function that does not evaluate

its arguments`"builtin"' an internal function that evaluates its

arguments`"char"' a `scalar' string object (internal only) ***`"logical"' a vector containing logical values`"integer"' a vector containing integer values`"double"' a vector containing real values`"complex"' a vector containing complex values`"character"' a vector containing character values`"..."' the special variable length argument ***`"any"' a special type that matches all types: there

are no objects of this type`"expression"'an expression object`"list"' a list`"bytecode"' byte code (internal only) ***`"externalptr"'an external pointer object`"weakref"' a weak reference object`"raw"' a vector containing bytes`"S4"' an S4 object which is not a simple object

配列と行列

c(1, 2, 3)の型は?

答え: double

> typeof(c(1, 2, 3))[1] "double"

Rの行列 (matrix)の型は?

答え: double

> typeof(matrix(c(1, 2, 3, 4, 5, 6), nrow=2, ncol=3))[1] "double"

配列と行列

c(1, 2, 3)の型は?

答え: double

配列と行列

c(1, 2, 3)の型は?

答え: double

配列と行列

c(1, 2, 3)の型は?

答え: double

配列と行列

c(1, 2, 3)の型は?

答え: double

配列と行列

c(1, 2, 3)の型は?

答え: double

配列と行列

c(1, 2, 3)の型は?

答え: double

Rはどのようにして両者を区別するか?

属性

• R のオブジェクトは任意の属性をもつことができる• 振舞いに影響を与える属性がある

• class, dim 属性

> attr(matrix(c(1, 2, 3, 4, 5, 6), nrow=2, ncol=3), "dim")[1] 2 3

> attr(c(1, 2, 3), "dim")NULL

属性

一つの型、複数のクラス

配列型 (double, integer, …)

• 配列

• 行列

リスト (list)

• リスト

• データフレーム

Protocolsで解決できない問題

一つの型に複数のクラス

• REXPDouble• R の配列 → Clojure のベクタ• R の行列 → Clatrix (BLAS) の行列

• RList• R のリスト → Clojure のマップ• R のデータフレーム → Incanter のデータセット

属性値

• R オブジェクトの属性値を Clojure でも確認したい• ある条件を満たす Clojure の値を R オブジェクトに変換したときに、属性値を付与したい

Rashinbanを支える Clojureの技術 2

Multimethods

• 型ではなく値によるディスパッチ

• すなわち、R オブジェクトの属性値でディスパッチ• Protocols => Multimethods の 2 段階

• Multimethods = 遅い = 一回だけ• Protocols = 速い = 何回も実行される

Metadata

• Clojure の値には任意のメタデータを付与可能• R オブジェクト => Clojure 際に属性値をメタデータに• Clojure => R オブジェクトの際にメタデータを属性値に

Wrap-up

Rashinban

• Clojure から豊富な R の関数を利用• Rserve ベースのクライアント/サーバ

Clojure

• データ型変換

• Protocols• Multimethods

• Metadata• R の属性値を保存

shibuya.lisp #28: 仮題: r について

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