addmatrix mit broadcasten

Reviewed-on: kachelto100370/info2Praktikum-NeuronalesNetz#1

.gitignore

@@ -1,61 +1,4 @@
-# ---> C
+mnist
-# Prerequisites
+runTests
-*.d
-
-# Object files
 *.o
-*.ko
-*.obj
-*.elf
-
-# Linker output
-*.ilk
-*.map
-*.exp
-
-# Precompiled Headers
-*.gch
-*.pch
-
-# Libraries
-*.lib
-*.la
-*.lo
-
-# Shared objects (inc. Windows DLLs)
-*.dll
-*.so
-*.so.*
-*.dylib
-
-# Executables
 *.exe
-*.out
-*.app
-*.i*86
-*.x86_64
-*.hex
-Startcode/mnist
-Startcode/runTests
-
-# Debug files
-*.dSYM/
-*.su
-*.idb
-*.pdb
-
-# Kernel Module Compile Results
-*.mod*
-*.cmd
-.tmp_versions/
-modules.order
-Module.symvers
-Mkfile.old
-dkms.conf
-
-# IDE folders
-.vscode/
-.idea/
-
-# macOS
-.DS_Store

.vscode/settings.json

@@ -0,0 +1,3 @@
+{
+    "makefile.configureOnOpen": false
+}

README.md

@@ -0,0 +1,2 @@
+# Projekt 2 für Informatik 2 Praktikum
+  

Startcode/matrix.c

@@ -1,35 +0,0 @@
-#include <stdlib.h>
-#include <string.h>
-#include "matrix.h"
-
-// TODO Matrix-Funktionen implementieren
-
-Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols)
-{
-    
-}
-
-void clearMatrix(Matrix *matrix)
-{
-    
-}
-
-void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
-{
-    
-}
-
-MatrixType getMatrixAt(const Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
-{
-    
-}
-
-Matrix add(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
-{
-    
-}
-
-Matrix multiply(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
-{
-    
-}

imageInput.c

@@ -7,16 +7,23 @@
 #define FILE_HEADER_STRING "__info2_image_file_format__"
 
 // TODO Implementieren Sie geeignete Hilfsfunktionen für das Lesen der Bildserie aus einer Datei
+GrayScaleImage readImage()
+{
+
+}
 
 // TODO Vervollständigen Sie die Funktion readImages unter Benutzung Ihrer Hilfsfunktionen
 GrayScaleImageSeries *readImages(const char *path)
 {
     GrayScaleImageSeries *series = NULL;
-    
+    FILE *file = fopen("mnist_test.info2","rb");
+    char headOfFile;
+    series = malloc();
     return series;
 }
 
 // TODO Vervollständigen Sie die Funktion clearSeries, welche eine Bildserie vollständig aus dem Speicher freigibt
 void clearSeries(GrayScaleImageSeries *series)
 {
+
 }

makefile

@@ -63,4 +63,3 @@ ifeq ($(OS),Windows_NT)
 else
 	rm -f *.o mnist runMatrixTests runNeuralNetworkTests runImageInputTests
 endif
-

matrix.c

@@ -0,0 +1,216 @@
+#include "matrix.h"
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+
+// TODO Matrix-Funktionen implementieren
+/*typedef struct {
+    unsigned int rows;  //Zeilen
+    unsigned int cols; //Spalten
+    MatrixType *buffer; //Zeiger auf Speicherbereich Reihen*Spalten
+} Matrix;*/
+Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols) {
+
+  Matrix errorMatrix = {0, 0, NULL};
+  if (rows == 0 || cols == 0) {
+
+    return errorMatrix;
+  }
+  MatrixType *buffer =
+      malloc(rows * cols * sizeof(MatrixType)); // Speicher reservieren, malloc
+                                                // liefert Zeiger auf Speicher
+  Matrix newMatrix = {rows, cols, buffer};      // neue Matrix nach struct
+  return newMatrix;
+}
+void clearMatrix(Matrix *matrix) {
+  matrix->buffer = UNDEFINED_MATRIX_VALUE;
+  matrix->rows = UNDEFINED_MATRIX_VALUE;
+  matrix->cols = UNDEFINED_MATRIX_VALUE;
+  free((*matrix).buffer); // Speicher freigeben
+}
+
+void setMatrixAt(const MatrixType value, Matrix matrix,
+                 const unsigned int rowIdx, // Kopie der Matrix wird übergeben
+                 const unsigned int colIdx) {
+
+  matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx] =
+      value; // rowIdx * matrix.cols -> Beginn der Zeile colIdx ->Spalte
+             // innerhalb der Zeile
+}
+MatrixType getMatrixAt(const Matrix matrix,
+                       unsigned int rowIdx, // Kopie der Matrix wird übergeben
+                       unsigned int colIdx) {
+  if (rowIdx >= matrix.rows ||
+      colIdx >= matrix.cols) { // Speichergröße nicht überschreiten
+    return 0;
+  }
+
+  MatrixType value = matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx];
+
+  return value;
+}
+
+Matrix broadCastCols(const Matrix matrix, const unsigned int rows,
+                     const unsigned int cols) {
+
+  Matrix copy = createMatrix(
+      rows, cols); // Matrix 1 Kopie erstellen mit Dimensionen von Matrix2
+  for (int r = 0; r < rows; r++) {
+
+    MatrixType value = getMatrixAt(matrix, r, 0);
+    for (int c = 0; c < cols; c++) {
+
+      setMatrixAt(value, copy, r, c);
+    }
+  }
+
+  return copy;
+}
+Matrix broadCastRows(const Matrix matrix, const unsigned int rows,
+                     const unsigned int cols) {
+
+  Matrix copy = createMatrix(rows, cols);
+
+  for (int c = 0; c < cols; c++) {
+    MatrixType value = getMatrixAt(matrix, 0, c);
+
+    for (int r = 0; r < rows; r++) {
+
+      setMatrixAt(value, copy, r, c);
+    }
+  }
+
+  return copy;
+}
+
+Matrix add(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2) {
+
+  // Broadcasting nur bei Vektor und Matrix, Fehlermeldung bei zwei unpassenden
+  // Matrizen
+
+  const unsigned int rows1 = matrix1.rows;
+  const unsigned int rows2 = matrix2.rows;
+  const unsigned int cols1 = matrix1.cols;
+  const unsigned int cols2 = matrix2.cols;
+
+  const int rowsEqual = ((rows1 == rows2) ? 1 : 0);
+
+  const int colsEqual = ((cols1 == cols2) ? 1 : 0);
+
+  if (rowsEqual && colsEqual) // addieren
+
+  {
+    Matrix result = createMatrix(rows1, cols1); // Speicher reservieren
+
+    for (int i = 0; i < (rows1 * cols1); i++) { // addieren
+
+      result.buffer[i] =
+          (matrix1.buffer[i] +
+           matrix2.buffer[i]); // buffer[i]  ⇔  *(buffer + i) Adresse =
+                               // Startadresse + (i * sizeof(MatrixType))
+    }
+
+    return result; // zurückgeben
+  }
+
+  else if (rowsEqual && !colsEqual) {
+
+    if (cols1 == 1) {
+
+      Matrix result = createMatrix(rows2, cols2);
+
+      Matrix copy1 = broadCastCols(matrix1, rows2, cols2);
+
+      for (int i = 0; i < (rows2 * cols2); i++) { // addieren
+
+        result.buffer[i] =
+            (copy1.buffer[i] +
+             matrix2.buffer[i]); // buffer[i]  ⇔  *(buffer + i) Adresse =
+                                 // Startadresse + (i * sizeof(MatrixType))
+      }
+      return result;
+
+      // add und return
+
+    } else if (cols2 == 1) {
+
+      Matrix result = createMatrix(rows1, cols1);
+
+      Matrix copy2 = broadCastCols(matrix2, rows1, cols1);
+
+      for (int i = 0; i < (rows1 * cols1); i++) { // addieren
+
+        result.buffer[i] =
+            (matrix1.buffer[i] +
+             copy2.buffer[i]); // buffer[i]  ⇔  *(buffer + i) Adresse =
+                               // Startadresse + (i * sizeof(MatrixType))
+      }
+      return result;
+      // add und return
+
+    }
+
+    else {
+
+      printf("Fehlermeldung"); // vielleicht Fehlermeldung ändern zu
+                               // Programmabbruch
+      Matrix error = {0, 0, NULL};
+      return error;
+    }
+
+  }
+
+  else if (!rowsEqual && colsEqual) {
+
+    if (rows1 == 1) {
+
+      Matrix result = createMatrix(rows2, cols2);
+
+      Matrix copy1 = broadCastRows(matrix1, rows2, cols2);
+
+      for (int i = 0; i < (rows2 * cols2); i++) { // addieren
+
+        result.buffer[i] =
+            (copy1.buffer[i] +
+             matrix2.buffer[i]); // buffer[i]  ⇔  *(buffer + i) Adresse =
+                                 // Startadresse + (i * sizeof(MatrixType))
+      }
+      return result;
+
+      // add und return
+
+    } else if (rows2 == 1) {
+
+      Matrix result = createMatrix(rows1, cols1);
+
+      Matrix copy2 = broadCastCols(matrix2, rows1, cols1);
+      // add und return
+
+      for (int i = 0; i < (rows1 * cols1); i++) { // addieren
+
+        result.buffer[i] =
+            (matrix1.buffer[i] +
+             copy2.buffer[i]); // buffer[i]  ⇔  *(buffer + i) Adresse =
+                               // Startadresse + (i * sizeof(MatrixType))
+      }
+      return result;
+
+    }
+
+    else {
+
+      printf("Fehlermeldung"); // vielleicht Fehlermeldung ändern zu
+                               // Programmabbruch
+      Matrix error = {0, 0, NULL};
+      return error;
+    }
+  }
+
+  else {
+    printf(
+        "Fehlermeldung"); // vielleicht Fehlermeldung ändern zu Programmabbruch
+    Matrix error = {0, 0, NULL};
+    return error;
+  }
+}
+Matrix multiply(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2) { return matrix1; }

matrix.h

@@ -6,14 +6,25 @@
 typedef float MatrixType;
 
 // TODO Matrixtyp definieren
+typedef struct {
+  unsigned int rows;
+  unsigned int cols;
+  MatrixType *buffer;
 
+} Matrix;
 
 Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols);
 void clearMatrix(Matrix *matrix);
-void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx);
+void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx,
-MatrixType getMatrixAt(const Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx);
+                 unsigned int colIdx);
+MatrixType getMatrixAt(const Matrix matrix, unsigned int rowIdx,
+                       unsigned int colIdx);
+
+Matrix broadCastCols(const Matrix matrix, const unsigned int rows,
+                     const unsigned int cols);
+Matrix broadCastRows(const Matrix matrix, const unsigned int rows,
+                     const unsigned int cols);
 Matrix add(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2);
 Matrix multiply(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2);
 
-
 #endif

neuralN_readFiles

@@ -0,0 +1,29 @@
+Inhalte: Dynamische Speicherverwaltung, Strukturen, Dateien lesen.
+
+Ziel: Die Bilder aus mnist_test.info 2 auslesen
+
+Struktur für einlesen des Strings am Anfang der Datei:
+	int AnzahlBilder
+	int breiteBilder
+	int LaengeBilder
+
+Struktur für Bilder:
+	unsinged int array Breite * Höhe
+	unsigned int Klasse (Label 0 - 9)
+
+
+Speicher für Bilder dynamisch allokieren
+
+GrayScaleImageSeries:
+	datei einlesen
+	header String aus der Datei lesen
+	mit header String den benötigten Speicher freigeben
+	in den Speicher die Datei einschreiben (mit Hilfsfunktion)
+
+Hilfsfunktion (saveFile)
+	gehe zum Anfang des Strings
+	speicher alles der Reihe nach ein
+
+clearSeries:
+	pointer der be malloc kommt nehemen
+	free()