imageInput.c

@@ -2,227 +2,21 @@
 #include <stdlib.h>
 #include <string.h>
 #include "imageInput.h"
- 
+
 #define BUFFER_SIZE 100
 #define FILE_HEADER_STRING "__info2_image_file_format__"
-#define HEADER_LEN (sizeof(FILE_HEADER_STRING) - 1) //-1, um \0 Character rauszufiltern
- 
+
 // TODO Implementieren Sie geeignete Hilfsfunktionen für das Lesen der Bildserie aus einer Datei
 
-
-static FILE *openImageFile(const char *path)
-{
-    
-    return fopen(path, "rb");
-   
-}
-
-static int ReadCheckHeader(FILE *fp)
-{
-
-    char header[HEADER_LEN + 1]; //Array mit Platz für Header Länge + \0 Character -> String
-
-    if(fread(header, 1, HEADER_LEN, fp) != HEADER_LEN)
-        return 0;
-
-    header[HEADER_LEN] = '\0'; // Nullterminator am Ende anhängen
- 
-    if(strcmp(header, FILE_HEADER_STRING) != 0) // wenn beide identische sind gibt cmp 0 zurück
-        return 0;
-
-    return 1;
-
-}
-
-static int readMetaData(FILE *fp, unsigned short *numImages, unsigned short *width, unsigned short *height)
-{
-    if(fread(numImages, sizeof(unsigned short), 1, fp) != 1 || fread(width, sizeof(unsigned short), 1, fp) != 1 || fread(height, sizeof(unsigned short), 1, fp)!= 1)
-    {
-        return 0;
-    }
- 
-    return 1;
-}
-
- 
-static int checkDimensions(unsigned int width, unsigned int height)
-{
- 
-    int ok = 0;
-   
-    if(width > 0 && height > 0)
-        return ok = 1;
-   
-    else
-        return ok = 0;
- 
-}
- 
- 
-static GrayScaleImageSeries *allocateSeriesStruct(unsigned int numImages)
-{
-    GrayScaleImageSeries *series = malloc(sizeof(GrayScaleImageSeries));
-    if(!series)
-        return NULL;
-
-    series->count = numImages;
-    //Speicher für die Pointer an sich belegen
-    series->images = malloc(numImages * sizeof(GrayScaleImage)); //Speicher für alle Bild-Strukturen, nicht aber für die Pixel selbst (denn image ist nochmal ein Array selbst)
-    series->labels = malloc(numImages * sizeof(unsigned char)); //Speicher für alle Labels, diese beiden zeilen in die funktion drüber mit rein 
- 
-    //Prüfen, ob Speicher für die Arrays reserviert werden konnte, wenn nicht -> Freigabe
-    if(series->images == NULL || series->labels == NULL){
- 
-        free(series->images); //wenn trotzdem was reingeschrieben wurde, dann freigeben
-        free(series->labels);
-        free(series);
-        return NULL;
- 
-    }
- 
-    return series;
-}
-
- 
-
-static int AllocateCheckPixelData(GrayScaleImageSeries *series, unsigned int numImages, unsigned int width, unsigned int height)
-{
-    for(unsigned int i = 0; i < numImages; i++){
- 
-        series -> images[i].buffer = malloc(width * height); //Speicher für Pixeldaten selbst
- 
-        if(series->images[i].buffer == NULL){
- 
-            for(unsigned int j = 0; j < i; j++){
-                free(series->images[j].buffer); //wenn Speicher nicht reserviert werden konnte, dann zuerst das Array mit Pixeldaten freigeben
-            }
- 
-       
-        free(series->images); //anschließend auch die Speicher für Bildstrukturen und Label-Arrays freigeben, weil zuvor für diese schon Speicher reserviert wurde
-        free(series->labels);
-        free(series);
-   
-        return 0;      
-        }
-    }
- 
-    return 1;
-}
-
- 
-static int ReadImagesAndLabels(FILE *fp, GrayScaleImageSeries *series, unsigned int numImages, unsigned int width, unsigned int height)
-{
-    for(int i = 0; i < numImages; i++)
-   {
-        //Breite und Höhe werden gesetzt (GrayScaleImage)
-        series -> images[i].width = width;
-        series -> images[i].height = height;
- 
-       
-        //Pixeldaten einlesen und Prüfen ob alle essentiellen Pixel eingelesen wurden
-        if(fread(series -> images[i].buffer, 1, width * height, fp) != (width * height))
-        {
-            clearSeries(series);
-            return 0;
-        }
- 
-        //Jedes Bild hat ein Label, was direkt danach eingelesen wird und auf Größe geprüft wird
-        if(fread(&series -> labels[i], 1, 1, fp) != 1){
-            clearSeries(series);
-            return 0;
-        }
-    }
- 
-    return 1;
-}
- 
-
 // TODO Vervollständigen Sie die Funktion readImages unter Benutzung Ihrer Hilfsfunktionen
-GrayScaleImageSeries *readImages(const char *path)//funktionsnamen immer klein anfangen
+GrayScaleImageSeries *readImages(const char *path)
 {
     GrayScaleImageSeries *series = NULL;
- 
-    //Datei im Binärmodus öffnen
-    FILE *fp = openImageFile(path); //funktion weglassen weil sie keine zusätzlichen infos bringt
-    if(!fp)
-        return NULL;
- 
-    //Buffer zum Einlesen des Headers
-    char header[HEADER_LEN]; 
-   
-    //Prüfen, ob genau die HEADER_LEN Bytes eingelesen werden
-    if(!ReadCheckHeader(fp)){ 
-
-        fclose(fp);
-        return NULL;
-
-    }
- 
-     
-    //Anzahl der Bilder, Breite und Höhe einlesen
-    unsigned  short numImages, width, height; 
-    if(!readMetaData(fp, &numImages, &width, &height)){
-
-        fclose(fp);
-        return NULL;
-
-    }
- 
- 
-    //Prüfen, ob gültige Länge oder Breite
-    if(!checkDimensions(width, height)){
-
-        fclose(fp);
-        return NULL;
-
-    }
- 
-    //Speicher für die gesamte Bildserie reservieren (aber nur für die Struktur)
-    series = allocateSeriesStruct(numImages);
-    if(!series) {
-
-        fclose(fp);
-        return NULL; //Fehler bei Speicherreservierung
-
-    }
-   
- 
-    //Speicher für die Pixeldaten selbst reserviern und prüfen, ob er reserviert werden konnte
-    if(!AllocateCheckPixelData(series, numImages, width, height)){
-       
-        fclose(fp);
-        return NULL;
- 
-    }
-   
-    //Einlesen der Pixeldaten und des zugehörigen Labels und prüfen auf Fehler 
-    if(!ReadImagesAndLabels(fp, series, numImages, width, height)){
-
-        fclose(fp);
-        return NULL;
-
-    } // funktionen anders aufteilen: erst für alles speicher holen und dann bild und label einlesen aber ist geschmackssache, ziel ist es ohne kommentare auskommen zu können
- 
-    fclose(fp);  
+    
     return series;
 }
- 
+
 // TODO Vervollständigen Sie die Funktion clearSeries, welche eine Bildserie vollständig aus dem Speicher freigibt
 void clearSeries(GrayScaleImageSeries *series)
 {
-    if (series == NULL){
-        return;
-    }
- 
-    for(unsigned int i = 0; i < series->count; i++){
- 
-        free(series->images[i].buffer);
-    }
- 
-       
-    free(series->images);
-    free(series->labels);
-    free(series);
-   
-}
- 
+}

matrix.c

@@ -2,264 +2,200 @@
 #include <string.h>
 #include <stdio.h>
 #include "matrix.h"
- 
-// TODO Matrix-Funktionen implementieren
- 
-enum addModes{SAMEDIMENSIONS, COLVEC, ROWVEC}; // mit typedef arbeiten
 
- 
+// TODO Matrix-Funktionen implementieren
+
 Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols)
 {
     Matrix m;
     m.rows = rows;
     m.cols = cols;
-    m.buffer = NULL;
+    m.data = NULL;
  
     if(rows == 0 || cols == 0)
     {
-        m.rows = 0;
-        m.cols = 0;
-        m.buffer = NULL;
-        return m;
+        printf("Error");
+        exit(EXIT_FAILURE);
     }
  
-    m.buffer = calloc(rows * cols, sizeof(MatrixType));
-   
-    if (m.buffer == NULL)
+    m.data = calloc(rows * cols, sizeof(MatrixType));
+    if (m.data == NULL)
     {
-        m.rows = 0;
-        m.cols = 0;
-        m.buffer = NULL;
-        return m;
+        printf("Error");
+        exit(EXIT_FAILURE);
     }
  
     return m;
 }
- 
 
 void clearMatrix(Matrix *matrix)
 {
-
-    if (matrix->buffer == NULL)
-    {
-        matrix->rows = 0;
-        matrix->cols = 0;
-        matrix->buffer = NULL;
-        return;
-    }
-    else
-    {
-   
-        free(matrix->buffer);
-   
-        matrix->rows = 0;
-        matrix->cols = 0;
-        matrix->buffer = NULL;
- 
-    }
+    free(matrix->data);
+    
+    matrix->rows = 0;
+    matrix->cols = 0;
+    matrix->data = NULL;
 }
 
- 
 void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
 {
-    if(matrix.buffer == NULL || rowIdx >= matrix.rows || colIdx >= matrix.cols)
-    {
-        return;
-    }
-    else
-    {
-        matrix.buffer[(rowIdx * matrix.cols) + colIdx] = value;   //wir setzen den data-Wert an der Stelle (rowIdx*Spalten + colIdx) auf den Wert von value
-    }
+   
+  matrix.data[(rowIdx * matrix.cols) + colIdx] = value;   //wir setzen den data-Wert an der Stelle (rowIdx*Spalten + colIdx) auf den Wert von value
 }
- 
 
 MatrixType getMatrixAt(const Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
 {
-    if(matrix.buffer == NULL || rowIdx >= matrix.rows || colIdx >= matrix.cols)
-    {
-        return UNDEFINED_MATRIX_VALUE;
-    }
-   
-    return matrix.buffer[(rowIdx * matrix.cols) + colIdx];
-}
- 
-
-static int get_add_mode(Matrix matrix1, Matrix matrix2) //int stimmt zwar, aber man kann auch statt int den enum als typedef und dann als rückgabetyp nehmen
-{
-    int get_add_mode = -1;
- 
-    if(matrix1.cols == matrix2.cols && matrix1.rows == matrix2.rows)
-    {
-        get_add_mode = SAMEDIMENSIONS;
-    }
-    else if(matrix1.cols == 1 && matrix1.rows == matrix2.rows)
-    {
-        get_add_mode = COLVEC;
-    }
-    else if(matrix2.cols == 1 && matrix1.rows == matrix2.rows)
-    {
-        get_add_mode = COLVEC;
-    }
-    else if(matrix1.rows == 1 && matrix1.cols == matrix2.cols)
-    {
-        get_add_mode = ROWVEC;
-    }
-    else if(matrix2.rows == 1 && matrix1.cols == matrix2.cols)
-    {
-        get_add_mode = ROWVEC;
-    }
-
-    return get_add_mode;   
-}
- 
-
- 
-Matrix addSameDim(Matrix matrix1, Matrix matrix2) //static funktionen!!!
-{
-    Matrix matrix_erg = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);
- 
-    for(int i = 0; i < (matrix1.rows * matrix1.cols); i++)
-    {
-        matrix_erg.buffer[i] = matrix1.buffer[i] + matrix2.buffer[i];
-    }
-
-        return matrix_erg;    
-}
- 
-
-Matrix addColVec(Matrix matrix1, Matrix matrix2)
-{
-    Matrix matrix_erg;
-
-    if(matrix1.cols == 1)
-    {
-        matrix_erg = createMatrix(matrix2.rows, matrix2.cols);
- 
-        for(int i = 0; i < matrix2.rows; i++)
-        {
-            for(int j = 0; j < matrix2.cols; j++)
-            {
-                matrix_erg.buffer[i * matrix2.cols + j] = matrix1.buffer[i] + matrix2.buffer[i * matrix2.cols + j];
-            }
-        }  
-    }
-
-    if(matrix2.cols == 1)
-    {
-        matrix_erg = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);
- 
-        for(int i = 0; i < matrix1.rows; i++)
-        {
-            for(int j = 0; j < matrix1.cols; j++)
-            {
-                matrix_erg.buffer[i * matrix1.cols + j] = matrix1.buffer[i * matrix1.cols + j] + matrix2.buffer[i];
-            }
-        }
-    }
-
-    return matrix_erg;
-}
- 
-
-Matrix addRowVec(Matrix matrix1, Matrix matrix2)
-{
-    Matrix matrix_erg;
-
-    if(matrix1.rows == 1)
-    {
-        matrix_erg = createMatrix(matrix2.rows, matrix2.cols);
- 
-        for(int i = 0; i < matrix2.rows; i++)
-        {
-            for(int j = 0; j < matrix2.cols; j++)
-            {
-                matrix_erg.buffer[i * matrix2.cols + j] = matrix1.buffer[j] + matrix2.buffer[i * matrix2.cols + j];
-            }
-        }       
-    }
-
-    if(matrix2.rows == 1)
-    {
-        matrix_erg = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);
- 
-        for(int i = 0; i < matrix1.rows; i++)
-        {
-            for(int j = 0; j < matrix1.cols; j++)
-            {
-                matrix_erg.buffer[i * matrix1.cols + j] = matrix1.buffer[i * matrix1.cols + j] + matrix2.buffer[j];
-            }
-        }
-    }
-
-    return matrix_erg;
+    return matrix.data[(rowIdx * matrix.cols) + colIdx];
 }
 
+static int can_add(Matrix matrix1, Matrix matrix2) {
 
-Matrix add(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
+    int can_add;
+
+    if(matrix1.cols == matrix2.cols && matrix1.rows == matrix2.rows){
+
+        can_add = 1;
+
+    }
+    else if(matrix1.cols == 1 && matrix1.rows == matrix2.rows){
+
+        can_add = 2;
+
+    }
+    else if(matrix2.cols == 1 && matrix1.rows == matrix2.rows){
+
+        can_add = 3;
+
+    }
+    else if(matrix1.rows == 1 && matrix1.cols == matrix2.cols){
+
+        can_add = 4;
+
+    }
+    else if(matrix2.rows == 1 && matrix1.cols == matrix2.cols){
+
+        can_add = 5;
+
+    }
+    else{
+
+        can_add = 0;
+
+    }
+
+    return can_add;
+    }
+
+Matrix add(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2) //wir addieren nur wenn beide Matrizen gleich groß sind oder eine von beiden eine Zeile oder eine Spalte besitzt
 {
-    int ok = get_add_mode(matrix1,matrix2); //auch wieder enum als typ statt int (wenn oben typedef dann kann man sich auch das enum sparen)
-    Matrix matrix_erg = createMatrix(0, 0);
-   
+    int ok = can_add(matrix1,matrix2);
+    
+    unsigned int erg_rows = (matrix1.rows == matrix2.rows) ? matrix1.rows : (matrix1.rows == 1 ? matrix2.rows : matrix1.rows);
+    unsigned int erg_cols = (matrix1.cols == matrix2.cols) ? matrix1.cols : (matrix1.cols == 1 ? matrix2.cols : matrix1.cols);
+    
+    Matrix matrix_erg = createMatrix(erg_rows, erg_cols);
+
     switch(ok)
     {
-    case SAMEDIMENSIONS:
-        matrix_erg = addSameDim(matrix1, matrix2);
+    case 1: 
+    
+        for(int i = 0; i < (matrix1.rows * matrix1.cols); i++)
+
+            matrix_erg.data[i] = matrix1.data[i] + matrix2.data[i];
+            
         break;
- 
-    case COLVEC:
-        matrix_erg = addColVec(matrix1, matrix2);
+
+    case 2:
+
+        for(int i = 0; i < erg_rows; i++){
+            for(int j = 0; j < erg_cols; j++)
+
+                matrix_erg.data[i * erg_cols + j] = matrix1.data[i * erg_cols + j] + matrix2.data[i];
+        }
         break;
- 
-    case ROWVEC:
-        matrix_erg = addRowVec(matrix1, matrix2);
+
+    case 3:
+    
+        for(int i = 0; i < erg_rows; i++){
+            for(int j = 0; j < erg_cols; j++)
+
+                matrix_erg.data[i * erg_cols + j] = matrix1.data[i] + matrix2.data[i * erg_cols + j];
+        }
         break;
+
+    case 4:
+
+        for(int i = 0; i < erg_rows; i++){
+            for(int j = 0; j < erg_cols; j++)
+
+                matrix_erg.data[i * erg_cols + j] = matrix1.data[i * erg_cols + j] + matrix2.data[j];
+        }
+        break;
+
+    case 5:
+    
+        for(int i = 0; i < erg_rows; i++){
+            for(int j = 0; j < erg_cols; j++)
+
+                matrix_erg.data[i * erg_cols + j] = matrix1.data[j] + matrix2.data[i * erg_cols + j];
+        }
+        break;
+
+    default: 
+        printf("Matrix addition not possible\n");
+        exit(EXIT_FAILURE);
+
+    
     }
- 
-    return matrix_erg; 
+
+return matrix_erg;
+
+    
+    
 }
-
-
 static int can_multiply (Matrix matrix1, Matrix matrix2)
 {
     int can_multiply = 0;
- 
+
     if(matrix1.cols == matrix2.rows)
-    {
         can_multiply = 1;
-    }
-       
+        
     return can_multiply;
 }
 
- 
+
 Matrix multiply(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
 {
     int ok = can_multiply(matrix1,matrix2);
     unsigned int erg_rows = matrix1.rows;
     unsigned int erg_cols = matrix2.cols;
-    Matrix matrix_erg = createMatrix(0, 0);
-   
+    Matrix matrix_erg = createMatrix(erg_rows, erg_cols);
+    
+    
     if (ok == 1)
     {
-        matrix_erg = createMatrix(erg_rows, erg_cols);
- 
+
         for (int i = 0; i < erg_rows; i++)
         {
             for (int j = 0; j < erg_cols; j++)
             {
                 MatrixType sum = 0;
-               
+                
                 for (int k = 0; k < matrix1.cols; k++)
                 {
-                    sum += getMatrixAt(matrix1, i, k) * getMatrixAt(matrix2, k, j);
+                    sum += matrix1.data[i * matrix1.cols + k] * matrix2.data[k * matrix2.cols + j];
                 }
-               
-                setMatrixAt(sum, matrix_erg, i, j);
+                
+                matrix_erg.data [i * erg_cols + j] = sum;
             }
  
-        }  
-    } 
+        }
 
-    return matrix_erg;
-}
- 
+        return matrix_erg;
+    }  
+    else 
+    {
+        printf("Matrix multiplication not possible\n");
+        exit(EXIT_FAILURE);
+    }
+}

matrix.h

@@ -11,7 +11,7 @@ typedef struct
 {
     unsigned int rows;
     unsigned int cols;
-    MatrixType *buffer;
+    MatrixType *data;
 }Matrix;
 
 Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols);

neuralNetwork.c

@@ -170,7 +170,7 @@ NeuralNetwork loadModel(const char *path)
 
 static Matrix imageBatchToMatrixOfImageVectors(const GrayScaleImage images[], unsigned int count)
 {
-    Matrix matrix = {0, 0, NULL};
+    Matrix matrix = {NULL, 0, 0};
 
     if(count > 0 && images != NULL)
     {

neuralNetworkTests.c

@@ -4,61 +4,11 @@
 #include <math.h>
 #include "unity.h"
 #include "neuralNetwork.h"
-#define IDENT_TAG "__info2_neural_network_file_format__"
 
 
-static void writeWeights(Layer layer, FILE *file)
-{
-    unsigned int n = (unsigned int)layer.weights.rows * layer.weights.cols; //col und row müssen nicht extra eingelesen werden, da loadModel die Dimensionen selbst aus der Datei liest
-    fwrite(layer.weights.buffer, sizeof(MatrixType), n, file);
-}
-
-static void writeBiases(Layer layer, FILE *file)
-{
-    unsigned int n = (unsigned int)layer.biases.rows * layer.biases.cols;
-    fwrite(layer.biases.buffer, sizeof(MatrixType), n, file);
-}
-
 static void prepareNeuralNetworkFile(const char *path, const NeuralNetwork nn)
 {
-    //file erstellen und zum Binärschreiben öffnen
-    FILE *file = fopen(path, "wb");
-    if(file == NULL)
-        return;
-       
-    //header reinschreiben
-    const char *header = IDENT_TAG;
-    fwrite(header, sizeof(char), strlen(header), file);
-
-    //Schließen der Datei, falls kein Layer vorhanden
-    if (nn.numberOfLayers == 0 || nn.layers == NULL)
-    {
-        fclose(file);
-        return;
-    }
-
-    //Erste Eingangsdimension: Spalten der ersten Gewichtsmatrix
-    unsigned int inputDim = (unsigned int)nn.layers[0].weights.cols;
-    fwrite(&inputDim, sizeof(unsigned int), 1, file);
-
-    //für jede Schicht: Dimension, Gewichte und Biases schreiben
-    for (unsigned int i = 0; i < nn.numberOfLayers; i++)
-    {
-        Layer layer = nn.layers[i];
-   
-        unsigned int outputDim = (unsigned int)layer.weights.rows;
-        fwrite(&outputDim, sizeof(unsigned int), 1, file);
-   
-        //Weight-Matrixwerte schreiben
-        writeWeights(layer, file);
-    
-
-        //Bias-Vektorwerte schreiben
-        writeBiases(layer, file);
-
-    
-    }
-    fclose(file);
+    // TODO
 }
 
 void test_loadModelReturnsCorrectNumberOfLayers(void)