【入門編】

第1章 Juliaのインストールと開発

1-1. Juliaの特徴

• 1-1-1. Juliaは高速！
• 1-1-2. Juliaは動的！
• 1-1-3. Juliaは動的型付け！
• 1-1-4. Juliaは多重ディスパッチ！
• 1-1-5. 直感的な記述！
• 1-1-6. 真のマクロ！
• 1-1-7. 並行・並列プログラミング！
• 1-1-8. 組み込みパッケージマネージャ！

1-2. Juliaのインストール

• 1-2-1. Juliaの公式バイナリをインストールする
  • Windows (Windows10，Windows11)
  • macOS (x86，ARM)
  • Linux
• 1-2-2. juliaupを利用したインストール
  • juliaupのインストール（Windows10，Windows11）
  • juliaupのインストール（Linux，macOS等）
  • juliaupによる Juliaのインストール・更新（Windows/Linux/macOS共通）
  • コラム. 安定版とLTS版

1-3. Juliaを REPLで使用する

• 1-3-1. Julia モード
• 1-3-2. ヘルプモード
• 1-3-3. シェルモード
• 1-3-4. パッケージモード
• 1-3-5. 履歴検索機能

1-4. Juliaを JupyterLabで使用する

• 1-4-1. JupyterLabおよび IJuliaのインストール
  • IJuliaを利用して JupyterLabをインストールする
  • JupyterLabを Pythonのパッケージマネージャからインストールする
  • デスクトップアプリとしてインストールする
  • Julia カーネルを追加する
• 1-4-2. JupyterLabによる Juliaの実験
• 1-4-3. 各種クラウドサービス（ノートブック環境）での Juliaの利用
  • コラム. Pluto.jl

1-5. Juliaをエディタで使用する

• 1-5-1. Visual Studio Code (VSCode) と Julia プラグインの導入

第2章 Juliaの基本文法

2-1. リテラル

• 2-1-1. 数値リテラル
  • 整数値
  • 浮動小数点数値
  • 有理数/複素数
• 2-1-2. 文字リテラル/文字列リテラル
  • 文字
  • 文字列
• 2-1-3. 正規表現リテラル
• 2-1-4. 非標準文字列リテラル
• 2-1-5. 範囲リテラル
• 2-1-6. 配列リテラル
  • ベクトル（1次元配列）
  • 行列（2次元配列）
  • 多次元配列（Julia v1.7以降）
  • ベクトル・行列の結合
  • 多次元配列の結合（Julia v1.7以降）
• 2-1-7. タプルリテラル/名前付きタプルリテラル
• 2-1-8. その他のリテラル

2-2. 変数/定数

• • コラム. Juliaの定数は実は変更できる

2-3. 演算子

• 2-3-1. 算術演算子
  • 除算演算子
  • 冪乗演算子
• 2-3-2. ビット演算子
• 2-3-3. 論理演算子
• 2-3-4. 文字列操作演算子
• 2-3-5. 代入演算子
• 2-3-6. 比較演算子
  • 同値演算子
  • 等価演算子
  • 包含演算子
  • 比較演算子の連鎖
• 2-3-7. その他の演算子
• 2-3-8. 演算子の優先順位
  • コラム. 演算子に使用できる Unicode文字

2-4. 関数

• 2-4-1. 関数呼び出し
  • 関数呼び出しの基本
  • キーワード引数
  • 引数展開
• 2-4-2. 関数定義
  • 関数定義の基本
  • 無名関数
  • 関数の多重定義
  • 可変長引数
  • オプショナル引数/キーワード引数
  • 型アノテーション
  • return文
• 2-4-3. 関数適用演算子

2-5. 制御構文

• 2-5-1. 条件分岐
• 2-5-2. 繰り返し
• 2-5-3. 例外処理

2-6. その他の構文

• 2-6-1. 内包表記
• 2-6-2. ドット構文
• 2-6-3. Doブロック構文
• 2-6-4. beginブロックと letブロック

2-7. 型の基本

• 2-7-1. プリミティブ型
  • プリミティブ整数型
  • プリミティブ浮動小数点数型
  • その他の標準プリミティブ型
• 2-7-2. 複合型
• 2-7-3. コレクション型
  • 配列
  • 辞書
  • 集合
  • タプル/名前付きタプル
• 2-7-4. 文字列型
• 2-7-5. 型アノテーション

2-8. モジュール

• 2-8-1. importと using
• 2-8-2. 標準モジュールとモジュールのネスト
• 2-8-3. モジュールの定義

【基本編】

第3章 Juliaの標準ライブラリ関数

3-1. 便利な標準関数たち

• 3-1-1. 演算系（1） 除算・剰余算系
  • 整数除算関数
  • 整数剰余算関数
  • 整数除算・剰余算複合関数
  • 値域を指定した整数剰余算関数と整数除算関数
  • 整数除算・剰余算関数についての補足
  • コラム. mod1()関数の使い途
  • その他の除算・剰余算関連関数
• 3-1-2. 演算系（2） 結合演算
  • 積和演算
  • 冪剰余演算
• 3-1-3. 演算系（3） その他の演算系関数
• 3-1-4. 数学系（1） 三角関数，指数関数，対数関数
• 3-1-5. 数学系（2） その他の数学関数
• 3-1-6. 文字列関連関数
  • 文字・文字列情報取得関数・演算子
  • 文字・文字列比較関数・演算子
  • 文字列操作関数・演算子
  • 文字列検索・置換関数
  • Juliaの正規表現
  • パターンに指定出来るもの
• 3-1-7. 配列・集合演算
  • コレクション情報取得関数・演算子
  • 配列関連関数・演算子（1） 配列生成関連
  • 配列関連関数・演算子（2） 配列加工・更新
  • コラム. 破壊的操作
  • 配列関連関数・演算子（3） ベクトル・行列関連
  • 配列関連関数・演算子（4） デック（両端キュー）
  • 配列関連関数・演算子（5） 集計・畳み込み関連関数
  • 配列関連関数・演算子（6） 検索関連関数
  • 辞書関連関数
  • 集合関連関数・演算子
  • タプル・名前付きタプル関連関数
• 3-1-8. その他「あると便利」がある関数
• 3-1-9. 演算子は関数

3-2. 標準ライブラリ

• 3-2-1. Printf
  • コラム. @printfはなぜマクロ？
• 3-2-2. Dates
• 3-2-3. Statistics
• 3-2-4. LinearAlgebra

3-3. 関数・引数の組合せ

• 3-3-1. 文字列→数値変換
• 3-3-2. 数値の丸め処理
• 3-3-3. all() / any()
• 3-3-4. 引数にジェネレータ式を指定出来るその他の例

第4章 型システム

4-1. Juliaの型システムの概要

4-2. 公称型システムとサブタイピング

• 4-2-1. 公称型システム
• 4-2-2. 基本型と派生型
• 4-2-3. 型階層
  • コラム. 参考：公称型ではない型システム
• 4-2-4. 抽象型と具象型
• 4-2-5. Any型

4-3. パラメトリック型

• 4-3-1. パラメトリック型
• 4-3-2. 型パラメータに指定出来るもの
• 4-3-3. パラメトリック型のサブタイピング
• 4-3-4. UnionAll型
• 4-3-5. パラメトリック抽象型

4-4. 型制約

• 4-4-1. 型制約とは
• 4-4-2. 制約の種類
• 4-4-3. 型制約とサブタイピング

4-5. ユーザ定義型

• 4-5-1. ユーザによる型の定義
• 4-5-2. コンストラクタ定義

4-6. 特殊な型

• 4-6-1. Tuple型・NamedTuple型
• 4-6-2. Union型
• 4-6-3. ボトム型
• 4-6-4. シングルトン型
• 4-6-5. Type{T}型セレクタ
• 4-6-6. 型エイリアス

第5章 多重ディスパッチ

5-1. 多重ディスパッチとは？

5-2. 多重定義

• 5-2-1. 関数の定義（おさらい）
• 5-2-2. 型シグニチャ
• 5-2-3. 実例
• 5-2-4. メソッドの曖昧さの解決
  • コラム. キーワード引数と多重ディスパッチ

5-3. ポリモーフィズム

• 5-3-1. Juliaのポリモーフィズム
  • コラム. Juliaと部分型多相
• 5-3-2. 実例

5-4. 演算子オーバーロード

• 5-4-1. 演算子オーバーロードも多重ディスパッチ
• 5-4-2. 実例
• 5-4-3. 型昇格ルール

5-5. 糖衣構文

• 5-5-1. 糖衣構文（の多く）も多重ディスパッチ
• 5-5-2. 例
  • 例1. インデクシング関連
  • 例2. プロパティ
  • 例3. 後置演算子 '～

5-6. Holy トレイト

• 5-6-1. Holy トレイトとは？
• 5-6-2. 実例： IndexStyle

5-7. その他の実用例

• 5-7-1. sort()のアルゴリズム指定
• 5-7-2. Val{N}によるディスパッチ

第6章 イテレーション

6-1. Juliaのイテレーションの仕組み

• 6-1-1. イテレーションも糖衣構文
• 6-1-2. iterate()関数
• 6-1-3. Base.IteratorSizeと Base.IteratorEltype
  • Base.IteratorSize
  • Base.IteratorEltype

6-2. イテレーションプロトコルの実装

• 6-2-1. サイズが決まっているパターン
  • 例1. 配列（ AbstractArray ）の派生型とする場合（推奨）
  • 例2. 配列（ AbstractArray ）の派生型としない場合
• 6-2-2. 長さが不定のパターン
  • 例. コラッツの予想
  • その他の例
• 6-2-3. 無限列挙
  • 例. フィボナッチ数列

6-3. Iteratorsサブモジュール

• • コラム. Iterators.～のイテレータ型とそのトレイト実装

第7章 ブロードキャスティング

7-1. ブロードキャスティングとは？

• 7-1-1. ドット構文（おさらい）
• 7-1-2. ブロードキャスティング
• 7-1-3. @.マクロ
• 7-1-4. ブロードキャスティングの特徴

7-2. ブロードキャスティングの実装

• 7-2-1. ドット構文も糖衣構文
• 7-2-2. ブロードキャスティングの仕組み
  • Broadcast.broadcasted()と Broadcast.materialize()
  • Broadcast.broadcastable()
  • Broadcast.BroadcastStyle

7-3. ブロードキャスティングの適用

• • 実例(1) 配列の派生型
  • 実例(2) イテレーションプロトコルを実装した型
  • コラム. もっと柔軟なブロードキャスティング計算適用へのヒント

第8章 メタプログラミング

8-1. 用語の説明・おさらい

8-2. メタプログラミングとは？

8-3. Expr型とシンボル

• 8-3-1. AST
• 8-3-2. Expr型
• 8-3-3. シンボル
• 8-3-4. QuoteNode

8-4. 解析と評価

• 8-4-1. Meta.parse()
• 8-4-2. eval()
• 8-4-3. 式展開
• 8-4-4. コードの動的生成

8-5. マクロ

• 8-5-1. Juliaのマクロ呼び出し
• 8-5-2. マクロの定義
• 8-5-3. マクロの動作原理
• 8-5-4. 衛生的なマクロ
• 8-5-5. 実例
• 8-5-6. 非標準文字列リテラルとコマンドリテラル

8-6. 生成関数

• 8-6-1. 生成関数 (Generated Function) とは
• 8-6-2. 生成関数の特徴と注意点
• 8-6-3. 実例

第9章 並行・並列処理

9-1. タスクとチャネル

• 9-1-1. タスク
• 9-1-2. 通知
• 9-1-3. チャネル
• 9-1-4. タスク・チャネル による並行処理
  • コラム. ネット検索の例が並行動作する理由

9-2. スレッド

• 9-2-1. Juliaでスレッドを利用する
• 9-2-2. スレッドの基本
  • Threads.@threadsマクロ
  • Threads.@spawnマクロ
  • Threads.@threadsと Threads.@spawnの使い分け
  • Channel(spawn=true)
  • Threads.foreach()
• 9-2-3. 実用例
  • ソートアルゴリズムの並列化
  • Iterators.mapのマルチスレッド化
• 9-2-4. スレッドセーフ
  • Threads.@atomicマクロ（Julia v1.7以降のみ）
  • ロック機構による排他制御(1)
  • ロック機構による排他制御(2)
  • コラム. デッドロック

9-3. マルチプロセス

• 9-3-1. Juliaのマルチプロセシング
• 9-3-2. マルチプロセスの基本
  • @everywhere
  • remotecall()
  • pmap()
  • RemoteChannel
  • SharedArray
  • @distributed
  • コラム. 分散処理

第10章 パッケージマネージャ

10-1. Juliaのパッケージマネージャ

• 10-1-1. REPLのパッケージモード
• 10-1-2. Project.toml / Manifest.toml
• 10-1-3. Pkg標準ライブラリ
  • コラム. Juliaのパッケージ管理の単位

10-2. 基本的な使い方

• • パッケージの追加・更新・削除
  • パッケージの固定・固定解除，開発モード・開発モード解除
  • その他のパッケージ関連コマンド
  • パッケージレジストリ関連コマンド

10-3. 環境の管理

• 10-3-1. 環境（仮想環境）
• 10-3-2. プロジェクト
• 10-3-3. パッケージディレクトリ
• 10-3-4. パッケージディレクトリの共有・公開

10-4. パッケージ開発の基本

• 10-4-1. PkgTemplates.jlによるパッケージディレクトリの生成
• 10-4-2. 構成ディレクトリ・ファイルについての補足
  • テストの追加
  • パッケージのビルドフェーズの追加
• 10-4-3. 公式パッケージ化のヒント
  • コラム. JupyterLab上での操作

【実践編】

第11章 数値計算

11-1. Juliaで数値計算

11-2. NLsolve.jlによる非線形方程式の求解

11-3. DifferentialEquations.jlによる常微分方程式の数値的解法

11-4. その他の外部パッケージ情報

• • 数値計算全般
  • 最適化関連
  • 微分方程式関連
  • その他

第12章 データ解析

12-1. Juliaでデータ解析

12-2. 基本的な道具の使い方

• 12-2-1. 可視化（データプロット）の基本
  • コラム. Plots.jlのレシピ機能
• 12-2-2. データフレームの基本

12-3. 実例：ネット上に公開されているデータの読み込みと簡単な解析

12-4. 発展的な情報

• • 統計・データ解析全般
  • データプロット関連
  • データフレーム・データ操作関連

13章 機械学習

13-1. Juliaで機械学習

13-2. MLJ.jl

13-3. Flux.jl

13-4. 発展的な情報

• • 機械学習全般
  • 深層学習（Deep Learning）関連
  • MLJ.jl関連
  • Flux.jl関連