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6e2119ab01 | ||
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ff5ec85747 | ||
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4bc2574c03 | ||
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5b467f42ae | ||
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8023f4e866 | ||
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a8b2545b6c | ||
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aa7f72820b | ||
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d3ce2aa5f8 |
No files matched your search
+1
-3
@@ -19,8 +19,7 @@ set(SRC_FILES
|
|||||||
${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/src/main.cpp
|
${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/src/main.cpp
|
||||||
${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/src/gamecube.cpp
|
${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/src/gamecube.cpp
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src/gamematrix.cpp
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src/gamematrix.cpp
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parallel/parallel_measurements.cpp
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docs/tests.cpp
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parallel/matrizenmultiplikation.cpp
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)
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)
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##Tom: prev: ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/linux -> now /include
|
##Tom: prev: ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/linux -> now /include
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@@ -52,4 +51,3 @@ if (APPLE)
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target_link_libraries(Prog3B "-framework Cocoa")
|
target_link_libraries(Prog3B "-framework Cocoa")
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target_link_libraries(Prog3B "-framework OpenGL")
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target_link_libraries(Prog3B "-framework OpenGL")
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endif()
|
endif()
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@@ -0,0 +1,60 @@
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Projekt: gamematrix (C++ Library)
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Rolle: Projektleiter
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Datei: requirements.txt
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Datum: 3.11.2025
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Team: Thomas und Co
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# ----------------------------
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# 1. Projektziel
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# ----------------------------
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Beschreiben Sie hier kurz das Ziel des Projekts:
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Ziel: Implementierung der Matrixmulitplikation, -Rotation, -Verschiebung und anschließendes Testen
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# ----------------------------
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# 2. Funktionale Anforderungen
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# ----------------------------
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Listen Sie alle Funktionen auf, die die Bibliothek bereitstellen soll.
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Tragen Sie ein: Funktion, Eingabe, Ausgabe, kurze Beschreibung
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| Funktion | Eingabe | Ausgabe | Kurzbeschreibung |
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|---------------|------------------------------------|-----------------------|----------------------------------------|
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| matmul | 4x4 Matrix A, 4x4 Matrix B | 4x4 Matrix | Multiplikation zweier Matrizen wie in Mathe gelernt
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| translate | 3D Vektor | 4x4 Matrix | Verschiebung
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| rot3D | Winkel in °, Rotationsachse (x/y/z)| 4x4 Matrix | Rotation
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| identity (optional)| --- | 4x4 Matrix | _____________________________________ |
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| _____________ | __________________________________ | ____________________ | ______________________________ |
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| _____________ | __________________________________ | ____________________ | ______________________________ |
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# ----------------------------
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# 3. Nicht-funktionale Anforderungen
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# ----------------------------
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(z. B. Performance, Lesbarkeit, Wartbarkeit, Python-Kompatibilität via pybind11)
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- Lesbarkeit nach Coding Guidelines: https://elearning.ohmportal.de/pluginfile.php/395279/mod_page/content/5/Coding_Guidelines.pdf
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# ----------------------------
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# 4. Annahmen / Einschränkungen
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# ----------------------------
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(z. B. alle Matrizen sind 4x4, Winkel in Grad, nur double)
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- alle Matrizen sind 4x4
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- Winkel in Grad
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- nur double
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# ----------------------------
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# 5. Abnahmekriterien
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# ----------------------------
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Wie soll geprüft werden, dass die Anforderungen erfüllt sind?
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(z. B. Unit-Tests, Beispielrotationen, Matrizenmultiplikation)
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- Tests von Marco müssen fehlerfrei verlaufen
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Hinweis:
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- Diese Datei wird vom Projektleiter erstellt und gepflegt.
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- Jede Phase des Projekts soll hier dokumentiert werden.
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+137
@@ -0,0 +1,137 @@
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//
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// Created by marco on 03.11.2025.
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// Changeb by marco on 16.11.2025
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#include <iostream>
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#include <cmath>
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#include "gamematrix.h"
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using namespace Matrix3D;
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bool nearlyEqual(double a, double b, double eps = 1e-6) {
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return std::abs(a - b) < eps;
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}
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void test_matmul_identity() {
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Mat4 A = identity();
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Mat4 B = identity();
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Mat4 R = matmul(A, B);
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std::cout << "Test matmul: Identity * Identity -> Identity: ";
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bool ok = true;
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for(int i=0;i<4;i++){
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for(int j=0;j<4;j++){
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double expected = (i==j ? 1.0 : 0.0);
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if(!nearlyEqual(R[i][j], expected)) ok = false;
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}
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}
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std::cout << (ok ? "OK\n" : "FAIL\n");
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}
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void test_matmul_example() {
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Mat4 A = {{
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{{1, 2, 3, 4}},
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||||||
|
{{0, 1, 2, 3}},
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||||||
|
{{0, 0, 1, 2}},
|
||||||
|
{{0, 0, 0, 1}}
|
||||||
|
}};
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||||||
|
|
||||||
|
Mat4 B = {{
|
||||||
|
{{1, 0, 0, 0}},
|
||||||
|
{{1, 1, 0, 0}},
|
||||||
|
{{1, 1, 1, 0}},
|
||||||
|
{{1, 1, 1, 1}}
|
||||||
|
}};
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||||||
|
Mat4 R = matmul(A, B);
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std::cout << "Test matmul: Beispielmatrizen A * B: ";
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|
// Erwartete Matrix mit Handrechnung:
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Mat4 Expected = {{
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{{1+2+3+4, 2+3+4, 3+4, 4}},
|
||||||
|
{{0+1+2+3, 1+2+3, 2+3, 3}},
|
||||||
|
{{0+0+1+2, 0+1+2, 1+2, 2}},
|
||||||
|
{{1, 1, 1, 1}}
|
||||||
|
}};
|
||||||
|
|
||||||
|
bool ok = true;
|
||||||
|
for(int i=0;i<4;i++){
|
||||||
|
for(int j=0;j<4;j++){
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||||||
|
if(!nearlyEqual(R[i][j], Expected[i][j])) ok = false;
|
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|
}
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|
}
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|
std::cout << (ok ? "OK\n" : "FAIL\n");
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|
}
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void test_translate() {
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Vec3 v{1,2,3};
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Mat4 T = translate({5,-2,1});
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Vec3 out = T * v;
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std::cout << "Test translate (Vec3{1,2,3} + {5,-2,1}): ";
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if(nearlyEqual(out.x, 6) && nearlyEqual(out.y, 0) && nearlyEqual(out.z, 4))
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std::cout << "OK\n";
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|
else
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std::cout << "FAIL (" << out.x << "," << out.y << "," << out.z << ")\n";
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}
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void test_rotZ_90() {
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Vec3 v{1,0,0};
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Mat4 Rm = rot3D(90, 'z');
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Vec3 out = Rm * v;
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std::cout << "Test rot3D Z 90° (1,0,0 -> 0,1,0): ";
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if(nearlyEqual(out.x, 0) && nearlyEqual(out.y, 1))
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||||||
|
std::cout << "OK\n";
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|
else
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std::cout << "FAIL (" << out.x << "," << out.y << "," << out.z << ")\n";
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}
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void test_rotX_180() {
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Vec3 v{0,1,0};
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Mat4 Rm = rot3D(180, 'x');
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Vec3 out = Rm * v;
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std::cout << "Test rot3D X 180° (0,1,0 -> 0,-1,0): ";
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|
if(nearlyEqual(out.y, -1))
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||||||
|
std::cout << "OK\n";
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|
else
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|
std::cout << "FAIL (" << out.x << "," << out.y << "," << out.z << ")\n";
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|
}
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|
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|
void test_rotY_270() {
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|
Vec3 v{1,0,0};
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|
Mat4 Rm = rot3D(270, 'y');
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||||||
|
Vec3 out = Rm * v;
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std::cout << "Test rot3D Y 270° (1,0,0 -> 0,0,-1): ";
|
||||||
|
|
||||||
|
if(nearlyEqual(out.x, 0) && nearlyEqual(out.z, -1))
|
||||||
|
std::cout << "OK\n";
|
||||||
|
else
|
||||||
|
std::cout << "FAIL (" << out.x << "," << out.y << "," << out.z << ")\n";
|
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|
}
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|
int main() {
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|
std::cout << "===== Matrix3D Tests =====\n";
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test_matmul_identity();
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|
test_matmul_example();
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test_translate();
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|
|
||||||
|
test_rotZ_90();
|
||||||
|
test_rotX_180();
|
||||||
|
test_rotY_270();
|
||||||
|
|
||||||
|
std::cout << "==========================\n";
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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@@ -0,0 +1,42 @@
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========================================================
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Projekt: gamematrix (C++ Library)
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Rolle: Tester
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Datei: tests.txt
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Datum: ____________________
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|
Team: ____________________
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========================================================
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# ----------------------------
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# 1. Testplan Übersicht
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# ----------------------------
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|
Ziel: Überprüfung der Funktionen matmul(), translate(), rot3D().
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| Funktion | Testfall | Eingabe | Erwartetes Ergebnis | Bemerkung |
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|---------------|---------------------------|------------------------------|-----------------------------------|----------------------------|
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|
| matmul | Identity * Identity | 4x4 Identity Matrizen | Identity | Basisfall |
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| matmul | Beispielmatrizen | A=[[...]], B=[[...]] | C=[[...]] | Prüfen mit Handrechnung |
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|
| translate | Verschiebung | Vec3 {1,2,3} | Matrix mit Translation 1,2,3 | Prüfen letzte Spalte |
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||||||
|
| rot3D | Rotation Z 90° | angle_deg=90, axis='z' | (1,0,0) -> (0,1,0) | Prüfen Anwendung auf Vektor|
|
||||||
|
| rot3D | Rotation X 180° | angle_deg=180, axis='x' | (0,1,0) -> (0,-1,0) | Prüfen Anwendung auf Vektor|
|
||||||
|
| rot3D | Rotation Y 270° | angle_deg=270, axis='y' | (1,0,0) -> (0,0,-1) | Prüfen Anwendung auf Vektor|
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||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# ----------------------------
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||||||
|
# 2. Testdaten / Matrizen
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# ----------------------------
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- Matrizen für matmul: Identity, Beispiel A/B Matrizen
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- Vektoren für translate: Vec3 {x, y, z}
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|
- Vektoren für rot3D: Vec3 {1,0,0}, Vec3 {0,1,0}
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|
||||||
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# ----------------------------
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||||||
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# 3. Abnahmekriterien
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# ----------------------------
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|
- Alle Unit-Tests erfolgreich
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- Keine Exceptions außer gewollt (z. B. ungültige Achse)
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|
- Testbericht in tests.txt dokumentiert
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Hinweis:
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|
- Diese Datei wird vom Tester gepflegt.
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|
- Tester dokumentiert Input, Output, erwartetes Ergebnis und Erfolg/Fehler.
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||||||
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========================================================
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||||||
@@ -1,91 +0,0 @@
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|||||||
#include <iostream>
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#include <vector>
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#include <chrono>
|
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||||||
#include <omp.h>
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||||||
|
|
||||||
|
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||||||
// Funktion erzeugt zwei Matrizen A und B der Größe n x n mit Zufallswerten
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|
||||||
void generateRandomMatrices(int n,
|
|
||||||
std::vector<std::vector<double>>& A,
|
|
||||||
std::vector<std::vector<double>>& B,
|
|
||||||
double min_val = 0.0,
|
|
||||||
double max_val = 10.0)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
// Zufallsgenerator initialisieren
|
|
||||||
std::srand(static_cast<unsigned int>(std::time(nullptr)));
|
|
||||||
|
|
||||||
A.resize(n, std::vector<double>(n));
|
|
||||||
B.resize(n, std::vector<double>(n));
|
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; ++i)
|
|
||||||
for (int j = 0; j < n; ++j)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
double r1 = static_cast<double>(std::rand()) / RAND_MAX; // 0..1
|
|
||||||
double r2 = static_cast<double>(std::rand()) / RAND_MAX; // 0..1
|
|
||||||
A[i][j] = min_val + r1 * (max_val - min_val);
|
|
||||||
B[i][j] = min_val + r2 * (max_val - min_val);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<std::vector<double>> matmul_serial(
|
|
||||||
const std::vector<std::vector<double>>& A,
|
|
||||||
const std::vector<std::vector<double>>& B)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
int n = A.size();
|
|
||||||
int m = B[0].size();
|
|
||||||
int p = B.size();
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<std::vector<double>> C(n, std::vector<double>(m, 0.0));
|
|
||||||
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; ++i)
|
|
||||||
for (int j = 0; j < m; ++j)
|
|
||||||
for (int k = 0; k < p; ++k)
|
|
||||||
C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
|
|
||||||
|
|
||||||
return C;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<std::vector<double>> matmul_parallel(
|
|
||||||
const std::vector<std::vector<double>>& A,
|
|
||||||
const std::vector<std::vector<double>>& B)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
int n = A.size();
|
|
||||||
int m = B[0].size();
|
|
||||||
int p = B.size();
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<std::vector<double>> C(n, std::vector<double>(m, 0.0));
|
|
||||||
|
|
||||||
#pragma omp parallel for
|
|
||||||
for (int i = 0; i < n; ++i)
|
|
||||||
for (int j = 0; j < m; ++j)
|
|
||||||
for (int k = 0; k < p; ++k)
|
|
||||||
C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
|
|
||||||
|
|
||||||
return C;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
int main()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
int N = 500;
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<std::vector<double>> A, B;
|
|
||||||
generateRandomMatrices(N, A, B);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Serielle Version
|
|
||||||
auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
|
|
||||||
auto C_serial = matmul_serial(A, B);
|
|
||||||
auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
|
|
||||||
std::cout << "Serielle Laufzeit: "
|
|
||||||
<< std::chrono::duration<double>(end - start).count()
|
|
||||||
<< " Sekunden\n";
|
|
||||||
|
|
||||||
// Parallele Version
|
|
||||||
start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
|
|
||||||
auto C_parallel = matmul_parallel(A, B);
|
|
||||||
end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
|
|
||||||
std::cout << "Parallele Laufzeit: "
|
|
||||||
<< std::chrono::duration<double>(end - start).count()
|
|
||||||
<< " Sekunden\n";
|
|
||||||
|
|
||||||
return 0;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
File diff suppressed because it is too large.
Load diff
@@ -1,83 +0,0 @@
|
|||||||
|
|
||||||
#include <iostream>
|
|
||||||
#include <fstream>
|
|
||||||
#include <vector>
|
|
||||||
#include <thread>
|
|
||||||
#include <chrono>
|
|
||||||
#include <string>
|
|
||||||
|
|
||||||
void readFile(const std::string& filename, std::vector<int>& data) {
|
|
||||||
std::ifstream file(filename);
|
|
||||||
if (!file) {
|
|
||||||
std::cerr << "Fehler: Datei '" << filename << "' konnte nicht geöffnet werden!\n";
|
|
||||||
return;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
int v;
|
|
||||||
while (file >> v) data.push_back(v);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
int countIncreasesSerial(const std::vector<int>& data) {
|
|
||||||
if (data.size() < 2) return 0;
|
|
||||||
int increases = 0;
|
|
||||||
for (size_t i = 1; i < data.size(); ++i)
|
|
||||||
if (data[i] > data[i - 1]) ++increases;
|
|
||||||
return increases;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
int countIncreasesParallel(const std::vector<int>& messungen, int numThreads = 4) {
|
|
||||||
int totalComparisons = static_cast<int>(messungen.size()) - 1;
|
|
||||||
if (totalComparisons <= 0) return 0;
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<int> results(numThreads, 0);
|
|
||||||
std::vector<std::thread> threads;
|
|
||||||
threads.reserve(numThreads);
|
|
||||||
|
|
||||||
int base = totalComparisons / numThreads;
|
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int remainder = totalComparisons % numThreads;
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int idx = 1;
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for (int t = 0; t < numThreads; t++) {
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int startIdx = idx;
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int count = base + (t < remainder ? 1 : 0);
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int endIdx = idx + count - 1;
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idx = endIdx + 1;
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if (count <= 0) {
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results[t] = 0;
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continue;
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}
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threads.emplace_back([&, t, startIdx, endIdx]() {
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int localCount = 0;
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for (int i = startIdx; i <= endIdx; ++i)
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if (messungen[i] > messungen[i - 1])
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++localCount;
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results[t] = localCount;
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});
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}
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for (auto& th : threads) th.join();
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int total = 0;
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for (int r : results) total += r;
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return total;
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}
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int main() {
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std::vector<int> messungen;
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readFile("parallel/measurements.txt", messungen);
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std::cout << "Gelesene Werte: " << messungen.size() << "\n";
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auto t0 = std::chrono::steady_clock::now();
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int s = countIncreasesSerial(messungen);
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auto t1 = std::chrono::steady_clock::now();
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auto p0 = std::chrono::steady_clock::now();
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int p = countIncreasesParallel(messungen, 4);
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auto p1 = std::chrono::steady_clock::now();
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std::cout << "Seriell: " << s << " Dauer: " << std::chrono::duration<double>(t1 - t0).count() << "s\n";
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std::cout << "Parallel: " << p << " Dauer: " << std::chrono::duration<double>(p1 - p0).count() << "s\n";
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return 0;
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}
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