統計学を学ぶにあたって必要なプログラミングのスキル。
世の中にはプログラミング言語を使わずとも統計処理を扱えるソフトウェアが存在しますが、やはりそれらでは不十分なことも多いです。
この記事では、統計処理を行う上で必要なプログラミング言語について見ていきたいと思います。
目次
なぜソフトウェアでは不十分か
大学では、簡易的に統計処理を実装することのできるソフトウェアを使うことが多いです。
SPSSやSASなどが主に用いられていますが、これらのソフトウェアのどこが不十分なのでしょう？僕の大学では学部時代Statwrksというマイナーツールを使っていました。
説明のための分析に重きを置いている
これらのソフトウェアは、不確定なことを予測するというよりも現状の分析と、要因の特定に重きを置いています。
そのため、現在主流となりつつある機械学習手法やディープラーニングなどに関しては弱い。
一般的な統計解析を行う分には問題ありませんが、少し高度な手法になると実装できないんです。
カスタマイズ・チューニングができない
これらのソフトウェアは基本的な解析は実行できますが、パラメータをチューニングしたり複雑なロジックで解析を行ったりするのには適していません。
データ解析を究極に行うためには機械学習のパラメータをチューニングしながら、そのデータに則した解析を行っていく必要があります。
そのためソフトウェアを使ってしまうと柔軟性がなく、一歩踏み込んだ解析ができません。
お金がかかる
これらのソフトウェア、そこそこお金がかかります。SPSSは月額1万ほど。RやPythonは無料のオープンソースプログラミング言語ですので、それらに比べると高額なのが分かると思います。
ただ一方、グラフィックインターフェイスで誰でも簡単に操作できるので簡易的に実装でき解釈も容易。RやPythonも一旦覚えてしまえばそれほど複雑ではないですが、やはりソフトウェアと比較すると敷居は高い。
ここは、データ解析に求める柔軟性と費用と相談して決めましょう。
統計解析に用いられるプログラミング言語
先ほどの説明を見てやっぱりソフトウェアでは不十分だ！と思った人は是非プログラミング言語を使ってみてください！
どのプログラミング言語も無料で使えて、柔軟性が高いです。
ソフトウェアで実現できなかった複雑なロジックを実装できます。それぞれの特徴を見ていきましょう！
R
統計解析と言えばR。大学の研究ではひたすらRを用いていました。
世界中の人々が日々パッケージを作って共有してくれているので、簡単なコードで様々なアルゴリズムを実装することができます。
もちろん自分で0からアルゴリズムを実装することもできますよー！一般的にはプログラミング言語では変数宣言をしなくてはいけないのですが、Rでは変数宣言がいりません。非常に簡略的にコードを書くことが可能なんです。
また描画にも強い言語で、ggplot2というパッケージを用いれば簡単に見やすいグラフィックを表現することができます。
ただ、データ解析に特化しており開発言語ではないため、Rを使ってサービスを作ることはできません。
Python
最も現在熱い言語がPython。プログラミング言語別の年収でも常に上位です。
Rと同様にデータ解析に特化していて、かつ頻繁にパッケージが開発されているので様々なアルゴリズムが簡易的に実装可能です。
Pythonには存在するけどRには存在しないアルゴリズムもいくつかあるので、最先端のアルゴリズムを実装したいならPythonを使った方が無難なイメージがあります。
また、Pythonは多くのリファレンスがあるので分からないことがあってもネットで調べれば大抵解決します。Rはそれほどまとまったリファレンスがありません・・・
そしてRと最も大きく違う点は、開発言語として使えるか否か。Pythonは開発言語としても使えるので、アルゴリズムを回してそのままサービスローンチまで一気通貫で利用できます。
Stan
RやPythonほど有名ではないですが、非常にディープな解析を行えるのがStan。
複雑なデータになると、簡易的な回帰ではなく複雑な分布を想定したモデル構築が必要です。
分布のパラメータにさらに分布を想定して柔軟にモデル構築を行う階層ベイズという手法があるのですが、それを実装する上ではStanが必須になってきます。
それぞれのプログラミング言語をどのように勉強するか
さて、それぞれのプログラミング言語の特徴が分かったところでそれらをどのように勉強していけばよいのでしょうか？
R
Rって意外と分からないことを調べてもネットに落ちていないことが多いんですよねー。
RtipsというサイトでRについて体系的にまとまっているのでそちらを参照すると良いでしょう。
また、RstudioというR用の統合開発環境が提供されており、非常に便利なので使ってみることをオススメします。
Rはプログラミング学習講座などでもなかなか扱われていない、手を動かしながらRtips等で調べて勉強していきましょう。
Rを勉強する本としてはこちらがオススメです！
Python
Pythonを勉強する環境は多くあります。
Web講座で勉強したいという方はPythonに特化したPyQというサービスがオススメです。
また、プログラミングスクールに通うのもオススメですね！
PythonはGoogleで調べると様々なリファレンスが出てくるので、調べながら手を動かしてみましょう。
Pythonを勉強する本としてはこちらがオススメです。
PythonとRに関してはオススメの記事をこちらにまとめていますので良ければご覧ください！
Stan
Stanは、なかなか体系的に勉強するのが難しいんです。
こちらの書籍が非常に分かりやすいのでオススメです！Rをある程度理解できていればこの書籍を読むことでStanの実装もできるかと思います。
プログラミングは勉強方法が分かっても勉強を続けるのは忍耐力がいります。こちらの記事でプログラミング学習に挫折しない方法をまとめていますので良ければご覧ください！
まとめ
もし現在SPSSなどのツールを使っていて、限界を感じている、もしくは費用が高いと感じている人は、是非プログラミング言語を使ってみてください！
少しでも参考になれば幸いです。
