grafma98967/info2_pr_2_NeuronalesNetz
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Alexei Keller 2025-11-24 11:51:45 +01:00
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105
imageInput.c
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@ -6,42 +6,95 @@
#define BUFFER_SIZE 100
#define FILE_HEADER_STRING "__info2_image_file_format__"
// TODO Implementieren Sie geeignete Hilfsfunktionen für das Lesen der Bildserie aus einer Datei
static int checkFileHeader(FILE *fp)
{
if (!fp) // Datei konnte nicht geöffnet werden
return 0;
char buffer[BUFFER_SIZE];
size_t headerLen = strlen(FILE_HEADER_STRING);
if (headerLen >= BUFFER_SIZE) // Safety Check
return 0;
if (fread(buffer, 1, headerLen, fp) != headerLen)
return 0;
buffer[headerLen] = '\0';
if (strcmp(buffer, FILE_HEADER_STRING) != 0)
return 0;
return 1; // Header stimmt
}
// TODO Vervollständigen Sie die Funktion readImages unter Benutzung Ihrer Hilfsfunktionen
GrayScaleImageSeries *readImages(const char *path)
{
GrayScaleImageSeries *series = NULL;
// Initialisiert einen Zeiger zur struct und reserviert Speicherplatz
GrayScaleImageSeries *series = malloc(sizeof(GrayScaleImageSeries));
if(series == NULL){
printf("Es ist nicht genügend Speicher übrig");
return NULL;
}
FILE * data = fopen(path, "rb");
if (data == NULL){
printf("Die Datei konnte nicht gelesen werden");
return NULL;
}
// Überprüfung, ob die Datei einen Header hat
char header[BUFFER_SIZE];
fread(header, strlen(FILE_HEADER_STRING), 1, data);
header[strlen(FILE_HEADER_STRING)] ='\0';
if(strncmp(header, FILE_HEADER_STRING, strlen(FILE_HEADER_STRING) )!= 0){
printf("Die Datei hat keinen Header");
fclose(data);
return NULL;
}
//liest die Anzahl der Bilder aus
fread(&series->count, sizeof(unsigned short),1, data);
series->images = malloc(series->count * sizeof(GrayScaleImage));
if (series->images == NULL){
printf("Es ist nicht genügend Speicher übrig");
fclose(data);
return NULL;
}
//liest die Höhe und Breite der Bilder aus
unsigned short height = 0, width = 0;
fread(&width, sizeof(unsigned short), 1, data);
fread(&height, sizeof(unsigned short), 1, data);
//reserviert Speicher für die Labels, die aber erst nach jedem Bild eingelesen werden
series->labels = malloc(sizeof(unsigned char) * series->count);
if (series->labels == NULL){
printf("Es ist nicht genügend Speicher übrig");
free(series->images);
fclose(data);
return NULL;
}
//liest jedes Bild einzeln aus und speichert es in images
for(int counter_picture = 0 ; counter_picture < series->count; counter_picture++){
// für jedes Bild muss vorher eine Größe festgelegt werden, die jedoch in diesem Fall immer gleich ist
series->images[counter_picture].width = width;
series->images[counter_picture].height =height;
unsigned int size_picture = height * width;
//reservieren des Speichers für Buffer, der die einzelnen Pixels speichert
series->images[counter_picture].buffer = malloc(size_picture* sizeof(GrayScalePixelType));
if (series->images[counter_picture].buffer == NULL){
printf("Es ist nicht genügend Speicher übrig");
free(series->images);
free(series);
fclose(data);
return NULL;
}
//einlesen der einzelnen Pixel in buffer
for(int counter_pixels = 0; counter_pixels < size_picture; counter_pixels++){
fread(&series->images[counter_picture].buffer[counter_pixels], sizeof(unsigned char), 1, data);
}
//einlesen der Labels
fread(&series->labels[counter_picture], sizeof(unsigned char), 1, data);
}
fclose(data);
return series;
}
// TODO Vervollständigen Sie die Funktion clearSeries, welche eine Bildserie vollständig aus dem Speicher freigibt
void clearSeries(GrayScaleImageSeries *series)
{
if (series == NULL)
return;
free(series->images);
free(series->labels);
//erst den Speicherplatz der Pixel freigeben
for(int number= 0; number < series->count; number++){
free(series->images[number].buffer);
}
// dann die Bilder freigeben
free(series-> images);
free(series);
}

118
matrix.c
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@ -6,47 +6,119 @@
Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols)
{
Matrix matrix = {NULL, 0, 0};
if (rows == 0 || cols == 0)
return matrix; //gibt leere Matrix zurück
matrix.buffer = (MatrixType *)calloc(rows * cols, sizeof(MatrixType));
if (matrix.buffer == NULL) //auf verfügbaren Speicherplatz prüfen
return matrix;
matrix.rows = rows;
matrix.cols = cols;
return matrix; //Matrix zurückgeben
}
void clearMatrix(Matrix *matrix)
{
//test
if (matrix != NULL)
{
free(matrix->buffer); //Speicherplatz bereinigen
matrix->buffer = NULL; //Werte auf 0 setzen
matrix->rows = 0;
matrix->cols = 0;
}
}
void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
{
if (matrix.buffer != NULL)
{
if (rowIdx < matrix.rows && colIdx < matrix.cols)
{
matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx] = value;
}
}
if (rowIdx < matrix.rows && colIdx < matrix.cols && matrix.buffer != NULL) //Prüft ob Zugriff möglich
matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx] = value;
//schreibt 2D element in 1D Liste: Element_Reihe*Matrix_Spalten + Element_Spalte
}
MatrixType getMatrixAt(const Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
{
if (matrix.buffer != NULL)
{
if (rowIdx < matrix.rows && colIdx < matrix.cols)
{
return matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx];
}
}
else
{
return 0;
}
if (rowIdx >= matrix.rows || colIdx >= matrix.cols || matrix.buffer == NULL)
return 0; // Sicherheitscheck
return matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx];
}
// TODO: Funktionen implementieren
Matrix add(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
{
// immer Probe, gleiche Zeilen der Matrizen
// "Elementweise Addition": Probe, ob matrix gleiche größe hat
if (matrix1.rows == matrix2.rows && matrix1.cols == matrix2.cols)
{
Matrix result_add = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);
for (int r = 0; r < matrix1.rows; r++)
{
for (int c = 0; c < matrix1.cols; c++)
{
// first version: matrix_add[r][c] = matrix1[r][c] + matrix2[r][c]
MatrixType sum = getMatrixAt(matrix1, r, c) + getMatrixAt(matrix2, r, c);
setMatrixAt(sum, result_add, r, c);
}
}
return result_add;
}
// "Broadcasting": matrix1 hat 1 Spalte
if (matrix1.rows == matrix2.rows && matrix1.cols == 1)
{
Matrix result_add = createMatrix(matrix1.rows, matrix2.cols);
for (int r = 0; r < matrix1.rows; r++)
{
for (int c = 0; c < matrix2.cols; c++)
{
MatrixType sum = getMatrixAt(matrix2, r, c) + getMatrixAt(matrix1, r, 0);
setMatrixAt(sum, result_add, r, c);
}
}
return result_add;
}
// "Broadcasting": matrix2 hat 1 Spalte
if (matrix1.rows == matrix2.rows && matrix2.cols == 1)
{
Matrix result_add = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);
for (int r = 0; r < matrix1.rows; r++)
{
for (int c = 0; c < matrix1.cols; c++)
{
MatrixType sum = getMatrixAt(matrix1, r, c) + getMatrixAt(matrix2, r, 0);
setMatrixAt(sum, result_add, r, c);
}
}
return result_add;
}
return createMatrix(0, 0);
}
Matrix multiply(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
{
MatrixType buffer_add;
if (!matrix1.buffer || !matrix2.buffer) // Probe ob leere Matrize vorliegt
return createMatrix(0, 0);
if (matrix1.cols != matrix2.rows) // Probe ob Spalten1 = Zeilen2
return createMatrix(0, 0);
Matrix result_mul = createMatrix(matrix1.rows, matrix2.cols);
for (unsigned int index = 0; index < matrix1.rows; index++)
{
for (unsigned int shift = 0; shift < matrix2.cols; shift++)
{
buffer_add = 0;
for (unsigned int skalar = 0; skalar < matrix1.cols; skalar++)
{
buffer_add += getMatrixAt(matrix1, index, skalar) * getMatrixAt(matrix2, skalar, shift);
}
setMatrixAt(buffer_add, result_mul, index, shift);
}
}
return result_mul;
}

5
matrix.h
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@ -6,6 +6,11 @@
typedef float MatrixType;
// TODO Matrixtyp definieren
typedef struct {
MatrixType *buffer;
unsigned int rows;
unsigned int cols;
} Matrix;
Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols);