Utilizando rJava em aplicações estatísticas.

Java é uma das linguagens mais utilizadas atualmente, principalmente devido ao uso de máquinas virtuais na execução do código, o que permite versatilidade nos mais diversos sistemas operacionais, bem como também velocidade.

O primeiro passo para a utilização do pacote rJava é a instalação do Java SE Development Kit (JDK).

Considere o seguinte exemplo:

#Limpa o Workspace
rm(list=ls())

#Gera dois vetores com distribuição normal:
vet1<-rnorm(1000,1,1)
vet2<-rnorm(1000,3,4)

Suponha que desejamos calcular a distância entre cada um dos pares de elementos e armazená-las em uma matriz de dimensão $1000\times1000$. É possível realizar essa operação eficientemente no R utilizando os membros da família apply ou o pacote foreach. Nesse exercício, no entanto, vamos realizar essa operação utilizando o Java e loops aninhados. O código em Java pode ser desenvolvido usando alguma IDE. Uma boa sugestão é utilizar o Eclipse na construção dos códigos em Java. O código em Java utilizado é apresentado a seguir:

public class LoopsAninhados {
 //Construtor default do JAVA.
 public static void main(String[] args) {
  
 }
 //Método para a construção da matriz de distâncias
 private double [ ] [ ] DistanciaComputo(double[] vetor1, double[] vetor2){
  //Cria a matriz de distâncias
  double [ ] [ ] matRes = new double[vetor1.length][vetor2.length];
  //Faz o loop aninhado
  for(int i=0;i < vetor1.length;i++){                       
   for(int j=0; j< vetor2.length;j++){            
    double d=Math.sqrt(Math.pow(vetor1[i]-vetor2[j],2));
    matRes[i][j]=d;
   }
  }
  return(matRes);
 }
}

Esse código pode ser simplesmente copiado e colado em um arquivo texto e então renomeado para .java .

#Habilita a biblioteca
library(rJava)
#Define quanto de memória estará disponível para a VM
.jinit(parameters="-Xmx1024m")
#Endereço de onde estão os arquivos class gerados
.jaddClassPath("C:/Blog/bin")    
#Endereço do Java e arquivos no class
.jclassPath() 

O próximo passo é enviar os objetos criados anteriormente no R para o Java e então receber o resultado do método LoopsAninhados:

#Inicia o arquivo compilado (LoopsAninhados.class):
loopAninhado <- .jnew("LoopsAninhados")
#Pega a matriz resultante:
distMat <- .jcall(loopAninhado, "[[D", "DistanciaComputo",
                           .jarray(vet1),.jarray(vet2), simplify=T)

O comando .jcall possui os seguintes argumentos:

1. loopAninhado
Nome do método a ser chamado.
2. "[[D"
Tipo do objeto a ser retornado. Nesse caso um vetor bidimensional double[ ][ ]. Poderia ser ainda: "S" retorna uma String, "[S" retorna um array de String[], "[[S" retorna um array bidimensional de String [ ][ ], "D" retorna um double, "[D" retorna um array de double[], "Z" retorna um boolean, "[Z" retorna um array de boolean[] e "[[Z" retorna um array bidimensional de boolean [ ][ ].
3. "DistanciaComputo"
Nome do método a ser invocado.
4. .jarray(vet1)
Primeiro argumento do método "DistanciaComputo". Observe que o método exige que o argumento seja um array, logo usamos a função .jarray() para passar o objeto do R em um array double[] para o Java.
5. .jarray(vet2)
Segundo argumento do método "DistanciaComputo". Os argumentos são inseridos na ordem em que foram definidos no método em Java.
6. simplify=T
Converte o objeto array bidimensional do Java em objetos nativos do R como matrizes.

Ao rodar os comandos percebe-se que o loop aninhando é executado de maneira muito mais rápida do que se fossemos utilizar o R para realizar essa função. Tente fazer uma comparação de tempos... ;-)