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)

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

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さっき見たものは何?

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

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Clojure と非 Java との連携

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いくつかの方法、Rashinban の選択

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Rashinban を支える Clojure の技術

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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

Rashinban
!"#$%&'(
)#*&+,#'(#-
.,'/&0(+
123#-456
7&8+4+3
! .0,9"+(
!
!
!
.:.;;
<,+-+4#
.0,9"+(
.0,9"+(
=>?
=4*4

Clojure で R を使いたい
R 言語で Clojure を実装する (RClojure)

死。

死。
libR を JVM で利用する
• JNI/JNA

死。
• JNI/JNA
• SEGV 即死

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
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

R のクライアントサーバ実装

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 Functionality
to Applications.” Proceedings of DSC, no. Dsc (2003).
http://www.ci.tuwien.ac.at/Conferences/DSC-2003/
Proceedings/Urbanek.pdf

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 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

Protocols による解決
->clj

Protocols とは
Java のインタフェースのようなもの

Protocols とは
• すなわち型 (Java のクラス) に基づくディスパッチ

Protocols とは
• 貧弱なディスパッチによる多態性の提供

Protocols とは
そんな貧弱なディスパッチで大丈夫か?

Protocols とは
• 「大丈夫だ、問題ない」（2 回目）

Protocols とは
• Java のインタフェースでも困らない

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

Protocols とは
Protocols の利点
• Clojure のホスト環境 (Java) に存在する機能
• 速さ

Rashinban での例
1 (defprotocol Rexp
2 (->clj [x]))
3
4 (extend-protocol Rexp
5 REXPDouble
6 (->clj [rds] (-> rds .asDoubles vec))
7 REXPGenericVector
8 (->clj [rxs] (-> rxs .asList ->clj))
9 REXPInteger
10 (->clj [ris] (-> ris .asIntegers vec))
11 REXPLogical
12 (->clj [rls] (->> rls .asBytes (map pos?) vec))
13 REXPNull
14 (->clj [_] nil)
15 REXPString
16 (->clj [rfs] (-> rfs .asStrings vec))
17 REXP
18 (->clj [rexp] (str rexp))
19 RList
20 (->clj [rxs] (reduce (fn
21 [acc k]

Rashinban を支える技術 1

Protocols
R <=> Clojure のデータ型を自動変換

Protocols
クライアント起動時

Protocols
1 サーバに接続 (RConnection.)

Protocols
2 サーバから built-in 関数一覧を取得

Protocols
3 built-in 関数に相当する Clojure 関数を作成

Protocols
4 search() 関数を使ってパッケージ一覧を取得

Protocols
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

Protocols
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

Checkpoint
Rashinban （回らないほう）

Checkpoint
• 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

Checkpoint
Protocols

Checkpoint
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

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?

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

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?

配列と行列
c(1, 2, 3) の型は?
答え: double
> typeof(c(1, 2, 3))
[1] "double"
答え: double

配列と行列
c(1, 2, 3) の型は?
答え: double
> typeof(c(1, 2, 3))
[1] "double"
答え: double
> typeof(matrix(c(1, 2, 3, 4, 5, 6), nrow=2, ncol=3))
[1] "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

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

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

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