[java] Apache Commons Math를 사용한 경제 모델링 예시

23 Nov 2023

java

이번 예시에서는 Apache Commons Math 라이브러리를 사용하여 경제 모델링을 수행하는 방법을 살펴보겠습니다. Apache Commons Math는 자바 언어로 작성된 오픈 소스 수학 라이브러리로, 다양한 수치 연산 작업을 지원합니다.

1. 의존성 추가

먼저, 프로젝트의 의존성 파일에 Apache Commons Math 라이브러리를 추가해야 합니다. Maven 프로젝트의 경우, pom.xml 파일에 다음과 같이 의존성을 추가합니다:

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-math3</artifactId>
    <version>3.6.1</version>
  </dependency>
</dependencies>

Gradle 프로젝트의 경우, build.gradle 파일에 다음과 같이 의존성을 추가합니다:

dependencies {
    implementation 'org.apache.commons:commons-math3:3.6.1'
}

2. 예시 코드

다음은 Apache Commons Math를 사용하여 경제 모델링을 수행하는 예시 코드입니다. 이 예시에서는 경제 성장 모델인 솔로우 모델(Solow Model)을 구현합니다.

import org.apache.commons.math3.ode.FirstOrderDifferentialEquations;
import org.apache.commons.math3.ode.nonstiff.EulerIntegrator;

public class SolowModel implements FirstOrderDifferentialEquations {

    private static final double ALPHA = 0.3;
    private static final double SAVING_RATE = 0.2;
    private static final double DEPRECIATION_RATE = 0.1;
    private static final double CAPITAL_INI = 1000;
    private static final double LABOR_INI = 100;
    private static final double PRODUCTIVITY_INI = 1.5;

    @Override
    public int getDimension() {
        return 3;
    }

    @Override
    public void computeDerivatives(double t, double[] y, double[] yDot) {
        double capital = y[0];
        double labor = y[1];
        double productivity = y[2];

        double output = productivity * Math.pow(capital, ALPHA) * Math.pow(labor, 1 - ALPHA);
        double investment = SAVING_RATE * output;
        double depreciation = DEPRECIATION_RATE * capital;

        yDot[0] = investment - depreciation;
        yDot[1] = labor;
        yDot[2] = 0;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SolowModel solowModel = new SolowModel();
        EulerIntegrator integrator = new EulerIntegrator(1e-5);
        double[] y = new double[]{CAPITAL_INI, LABOR_INI, PRODUCTIVITY_INI};
        double t = 0;

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            integrator.integrate(solowModel, t, y, t + 1, y);
            t++;
            System.out.println("Year: " + t);
            System.out.println("Capital: " + y[0]);
            System.out.println("Labor: " + y[1]);
            System.out.println("Productivity: " + y[2]);
            System.out.println();
        }
    }
}

위의 코드에서는 FirstOrderDifferentialEquations 인터페이스를 구현하는 SolowModel 클래스를 정의합니다. getDimension 메서드는 상태 변수의 수를 반환하고, computeDerivatives 메서드에서 경제 성장 모델을 구현합니다.

main 메서드에서는 EulerIntegrator를 사용하여 간단한 적분을 수행하고, 결과를 출력합니다.

결론

이와 같이 Apache Commons Math를 활용하여 경제 모델링을 수행할 수 있습니다. Apache Commons Math는 수치 연산 작업을 쉽게 처리하고, 다양한 수학 함수와 알고리즘을 제공하여 실제 경제 모델링에 유용하게 사용될 수 있습니다.

더 자세한 내용은 Apache Commons Math 공식 문서를 참조하시기 바랍니다.