rust ndarrayでf32およびf64に対して乱数の行列を生成する

Question

前提・実現したいこと

ndarray_randを用いて、中身が乱数の行列をf32, f64に対して同じトレイと境界を用いて生成したいと考えています。

発生している問題・エラーメッセージ

error[E0277]: the trait bound `ndarray_rand::rand_distr::Normal<{float}>: Distribution<T>` is not satisfied
  --> src/linear/sgd.rs:46:69
   |
46 |         let mut weight = Array2::<T>::random((1, input.shape()[0]), Normal::new(1., 1.).unwrap());
   |                                                                     ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ the trait `Distribution<T>` is not implemented for `ndarray_rand::rand_distr::Normal<{float}>`
   |
   = help: the following implementations were found:
             <ndarray_rand::rand_distr::Normal<N> as Distribution<N>>
   = note: required by `ndarray_rand::RandomExt::random`

このエラーは自分で実装したtraitがfloatに対応していないというのがエラーの原因だと考えられるのですが、
このトレイとはf32やf64に対応するように実装してあるのにこのようなエラーが出た理由がわかりません

該当のソースコード

use ndarray_linalg::lapack::Lapack;
use ndarray_linalg::types::Scalar;
use ndarray_rand::rand_distr::Float as Float;

trait Type: : Lapack + Scalar + Float {}

impl Type for f32 {}
impl Type for f64 {}

let weight = Array2::random((1, input.shape()[0]), Normal::new(1., 1.).unwrap());

多分、f64やf32に対して個別に実装を行えば実装することは可能だとは思いますが、
あまりいい方法とは考えられないためどのように実装すればよいかわかりません。
よろしくお願い致します。

Answer 1

仰るように、いちいち Distribution<T> トレイトと関連トレイトを実装するのも大変（すでに ndarray-rand クレートで実装されているものと衝突してエラーが出ることもある）なので、例えば以下のように値をキャストする方法を用いて生成するのはいかがでしょうか。

use ndarray_linalg::lapack::Lapack;
use ndarray_linalg::types::Scalar;
use ndarray_rand::rand_distr::Float as Float;
use ndarray_rand::rand_distr::{Distribution, Normal};
use num_traits::{Num, NumCast};

pub trait Type: Lapack + Scalar + Float {}

impl Type for f32 {}

impl Type for f64 {}

/// cast a numeric value with type T to one with U
fn cast_t2u<T, U>(x: T) -> U
where
    T: Num + NumCast + Copy,
    U: Num + NumCast + Copy,
{
    U::from(x).unwrap()
}

/// generate an array with random values following the normal distribution
fn generate_normal_distr_array<T, D, Sh>(shape: Sh, mean: f64, std_dev: f64) -> Array<T, D>
where
    T: Type,
    D: Dimension,
    Sh: ShapeBuilder<Dim = D>,
{
    let mut rng = rand::thread_rng();
    let gen = Normal::new(mean, std_dev).unwrap();
    Array::<T, D>::zeros(shape).map(|_| cast_t2u(gen.sample(&mut rng)))
}

fn main() {
    let input: Array2<f64> = Array2::zeros((10, 10));
    let weight: Array2<f64> = generate_normal_distr_array(input.raw_dim(), 1.0, 1.0);
    println!("{:?}", weight);
}

ndarray-rand、ndarray、randクレートのバージョンの組によってはうまく行かないときがあるので、ひとまず私の方で動作しているバージョンの組を以下に示します。

ndarray = "0.13.0"
ndarray-rand = "0.11.0"
rand = "0.7.3"