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imageInput.c

@@ -6,17 +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
 
 // 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)
 {
+    //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);
 }

imageInput.h

@@ -12,7 +12,7 @@ typedef struct
 
 typedef struct
 {
-    GrayScaleImage *images;
+    GrayScaleImage *images; //in sich verschachtelte Struktur
     unsigned char *labels;
     unsigned int count;
 } GrayScaleImageSeries;

matrix.c

@@ -2,34 +2,123 @@
 #include <string.h>
 #include "matrix.h"
 
-// TODO Matrix-Funktionen implementieren
-
 Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols)
 {
-    
+    Matrix m = {NULL, 0, 0};
+
+    if (rows == 0 || cols == 0)
+        return m;
+
+    m.buffer = (MatrixType *)calloc(rows * cols, sizeof(MatrixType));
+    if (m.buffer == NULL)
+        return m;
+
+    m.rows = rows;
+    m.cols = cols;
+    return m;
 }
 
 void clearMatrix(Matrix *matrix)
 {
-    
+
+    if (matrix != NULL)
+    {
+        free(matrix->buffer);
+        matrix->buffer = NULL;
+        matrix->rows = 0;
+        matrix->cols = 0;
+    }
 }
 
 void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
+// Matrix matrix zu Matrix *matrix, empfehlung
 {
-    
+    if (rowIdx < matrix.rows && colIdx < matrix.cols && matrix.buffer != NULL)
+        matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx] = value;
 }
 
 MatrixType getMatrixAt(const Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
 {
-    
+    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)
 {
-    
+    //  check, equal rows
+    // "Elementweise Addition": test, if two matrix has exact size
+    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 has 1 collum
+    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 has 1 collum
+    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)
 {
-    
-}
+    // Needed: rows/Zeilen, collums/Spalten
+    MatrixType buffer_add;
+    // Probe ob Spalten1 = Zeilen2
+    if (matrix1.cols != matrix2.rows)
+        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 += matrix1[index][skalar]*matrix2[skalar][shift];
+                buffer_add += getMatrixAt(matrix1, index, skalar) * getMatrixAt(matrix2, skalar, shift);
+            }
+            // matrix_mul[index][shift] = buffer_add;
+            setMatrixAt(buffer_add, result_mul, index, shift); // result als Pointer, also mit &result
+        }
+    }
+    return result_mul;
+}

matrix.h

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