Compare commits
26
Commits
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
84b469b454 | ||
|
|
0821395b92 | ||
|
|
5b99ad8812 | ||
|
|
ae9c8305f5 | ||
|
|
c61b682fd4 | ||
|
|
3a4f335465 | ||
|
|
544c4503cd | ||
|
|
402962e32b | ||
|
|
5f5f4568e6 | ||
|
|
22cf057f82 | ||
|
|
29d3ea45d5 | ||
|
|
e179abd8d9 | ||
|
|
72168eaa79 | ||
|
|
1e2548ddd0 | ||
|
|
6ffded95fe | ||
|
|
3be1087eb9 | ||
|
|
5dfa867449 | ||
|
|
18f4a5b492 | ||
|
|
368576471a | ||
|
|
2d2bf6e2c4 | ||
|
|
aeb4065e1c | ||
|
|
9a91e99728 | ||
|
|
84627ca069 | ||
|
|
50ed40ee3b | ||
|
|
4b16388754 | ||
|
|
eb85ce2112 |
@@ -0,0 +1,74 @@
|
||||
========================================================
|
||||
Projekt: gamematrix (C++ Library)
|
||||
Rolle: Architekt
|
||||
Datei: design.txt
|
||||
Datum: 03.11.2025
|
||||
Team: prog3b_652
|
||||
========================================================
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 1. Projektstruktur / Namespace
|
||||
# ----------------------------
|
||||
Namespace: Matrix3D
|
||||
|
||||
Ziel: Saubere Trennung der Bibliothek, Vermeidung von Namenskonflikten.
|
||||
|
||||
Beispiel:
|
||||
namespace Matrix3D {
|
||||
// Funktionen, ggf Klasse(n)
|
||||
}
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 2. Datenstrukturen / Klassen
|
||||
# ----------------------------
|
||||
Listen Sie die Klassen oder Structs auf, die verwendet werden:
|
||||
|
||||
| Name | Typ | Beschreibung |
|
||||
|--------|------------------------------------------|--------------|
|
||||
| Vec3 | struct Vec3 | 3D-Vektor (x, y, z) |
|
||||
| Mat4 | std::array<std::array<double,4>,4> | 4x4-Matrix (homogen) |
|
||||
| ______ | ________ | ___________________ |
|
||||
| ______ | ________ | ___________________ |
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 3. Operatoren / Templates
|
||||
# ----------------------------
|
||||
Welche Operatoren oder Templates sollen definiert werden?
|
||||
|
||||
- Templates für unterschiedliche Datentypen? ☐ Ja ☐ Nein
|
||||
- Operatoren:
|
||||
- Mat4 * Mat4
|
||||
- Mat4 * Vec3
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 4. Funktionen / Schnittstellen
|
||||
# ----------------------------
|
||||
Liste der Funktionen mit Eingabe/Ausgabe und kurzer Beschreibung:
|
||||
|
||||
| Funktion | Eingabe | Ausgabe | Kurzbeschreibung |
|
||||
|---------------|------------------------------------|-----------------------|----------------------------------------|
|
||||
| matmul | Mat4 A, Mat4 B | Mat4 | Matrixmultiplikation 4x4 |
|
||||
| translate | Vec3 pos | Mat4 | Verschiebungstransformation |
|
||||
| rot3D | double angle_deg, char axis | Mat4 | Rotation um Achse x/y/z |
|
||||
| identity (optional)| --- | Mat4 | Identitätsmatrix |
|
||||
| _____________ | __________________________________ | ____________________ | ______________________________ |
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 5. Designentscheidungen / Hinweise
|
||||
# ----------------------------
|
||||
- Rückgabe der Matrizen per Wert oder Referenz? ___________
|
||||
- Verwendung von std::array oder std::vector? ___________
|
||||
- Homogene Koordinaten für Translation / Rotation (4x4)? ☐ Ja ☐ Nein
|
||||
- Weitere Designüberlegungen: ___________________________
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 6. Deliverables / Milestones
|
||||
# ----------------------------
|
||||
- design.txt fertig und im Branch architect committed
|
||||
- Übergabe an Entwickler für Implementierung
|
||||
|
||||
========================================================
|
||||
Hinweis:
|
||||
- Dieses Dokument dient als Grundlage für die Implementierung.
|
||||
- Alle Designentscheidungen sollen klar nachvollziehbar sein.
|
||||
========================================================
|
||||
@@ -0,0 +1,76 @@
|
||||
========================================================
|
||||
Projekt: gamematrix (C++ Library)
|
||||
Rolle: Projektleiter
|
||||
Datei: requirements.txt
|
||||
Datum: 03.11.2025
|
||||
Team: prob3b_652
|
||||
========================================================
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 1. Projektziel
|
||||
# ----------------------------
|
||||
Beschreiben Sie hier kurz das Ziel des Projekts:
|
||||
|
||||
Ziel:
|
||||
- C++-Bibliothek gamematrix.cpp erweitern. Matrizenoperationen für 3D-Transformationen bereitstellen.
|
||||
|
||||
- Integration in das bestehende Spielprojekt.
|
||||
|
||||
- Git-Workflow: Neuer Branch für diese Woche (KW25), Änderungen committen und später in den Hauptbranch mergen.
|
||||
- Vorgehensmodell: Wasserfall, alle Phasen strikt nacheinander.
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 2. Funktionale Anforderungen
|
||||
# ----------------------------
|
||||
Listen Sie alle Funktionen auf, die die Bibliothek bereitstellen soll..
|
||||
Tragen Sie ein: Funktion, Eingabe, Ausgabe, kurze Beschreibung
|
||||
|
||||
| Funktion | Eingabe | Ausgabe | Kurzbeschreibung |
|
||||
|---------------|------------------------------------|-----------------------|----------------------------------------|
|
||||
| matmul | 4x4 Matrix A, 4x4 Matrix B | 4x4 Matrix |Multipliziert zwei Matrizen und gibt |
|
||||
| | | |das Ergebnis als neue Matrix zurück. |
|
||||
| | | |Prüft dabei, ob die Dimensionen |
|
||||
| | | |kompatibel sind |
|
||||
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| translate | 3D Vektor | 4x4 Matrix | Verschiebt Punkte oder Objekte im Raum |
|
||||
| | | | um einen gegebenen Vektor. |
|
||||
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| rot3D | Winkel in °, Rotationsachse (x/y/z)| 4x4 Matrix | Rotiert eine Matrix um eine Achse um |
|
||||
| | | |einen vorgegebenen Winkel |
|
||||
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
|
||||
| identity (optional)| --- | 4x4 Matrix | _____________________________________ |
|
||||
| _____________ | __________________________________ | ____________________ | ______________________________ |
|
||||
| _____________ | __________________________________ | ____________________ | ______________________________ |
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 3. Nicht-funktionale Anforderungen
|
||||
# ----------------------------
|
||||
(z. B. Performance, Lesbarkeit, Wartbarkeit, Python-Kompatibilität via pybind11)
|
||||
|
||||
- Jede Methode soll mit einem aussagekräftigen Kommentar versehen werden.
|
||||
- User soll aufgefordert werden zwei 4x4 Matritzen einzugeben bzw. einen Winkel in Grad.
|
||||
(Architect Aufgabe -> Die Eingabe- Methode soll Prüfen ob die Form vom Winkel bzw. Matritzen den
|
||||
Anforderungen entsprechen)
|
||||
- ____________________________________________________________
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 4. Annahmen / Einschränkungen
|
||||
# ----------------------------
|
||||
|
||||
|
||||
- Wir arbeiten ausschließlich mit 4x4 Matritzen. Winkel soll in Grand eingegeben werden. ____________________________________________________________
|
||||
- Variablendeklaration ausschließlich mit double# ----------------------------
|
||||
# 5. Abnahmekriterien
|
||||
# ----------------------------
|
||||
Wie soll geprüft werden, dass die Anforderungen erfüllt sind?
|
||||
(z. B. Unit-Tests, Beispielrotationen, Matrizenmultiplikation)
|
||||
|
||||
- Beispielrotationen
|
||||
- Matritzen-Multiplikation
|
||||
-
|
||||
|
||||
========================================================
|
||||
Hinweis:
|
||||
- Diese Datei wird vom Projektleiter erstellt und gepflegt.
|
||||
- Jede Phase des Projekts soll hier dokumentiert werden.
|
||||
========================================================
|
||||
@@ -0,0 +1,44 @@
|
||||
@@ -1,43 +0,0 @@
|
||||
========================================================
|
||||
Projekt: gamematrix (C++ Library)
|
||||
Rolle: Tester
|
||||
Datei: tests.txt
|
||||
Datum: 4.10.2025
|
||||
Team: prog3b_652
|
||||
========================================================
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 1. Testplan Übersicht
|
||||
# ----------------------------
|
||||
Ziel: Überprüfung der Funktionen matmul(), translate(), rot3D().
|
||||
|
||||
| Funktion | Testfall | Eingabe | Erwartetes Ergebnis | Bemerkung |
|
||||
|---------------|---------------------------|------------------------------|-----------------------------------|----------------------------|
|
||||
| matmul | Identity * Identity | 4x4 Identity Matrizen | Identity | Basisfall |
|
||||
| matmul | Beispielmatrizen | A=[[...]], B=[[...]] | C=[[...]] | Prüfen mit Handrechnung |
|
||||
| translate | Verschiebung | Vec3 {1,2,3} | Matrix mit Translation 1,2,3 | Prüfen letzte Spalte |
|
||||
| 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|
|
||||
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 2. Testdaten / Matrizen
|
||||
# ----------------------------
|
||||
- Matrizen für matmul: Identity, Beispiel A/B Matrizen
|
||||
- Vektoren für translate: Vec3 {x, y, z}
|
||||
- Vektoren für rot3D: Vec3 {1,0,0}, Vec3 {0,1,0}
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# 3. Abnahmekriterien
|
||||
# ----------------------------
|
||||
- Alle Unit-Tests erfolgreich
|
||||
- Keine Exceptions außer gewollt (z. B. ungültige Achse)
|
||||
- Testbericht in tests.txt dokumentiert
|
||||
|
||||
========================================================
|
||||
Hinweis:
|
||||
- Diese Datei wird vom Tester gepflegt.
|
||||
- Tester dokumentiert Input, Output, erwartetes Ergebnis und Erfolg/Fehler.
|
||||
========================================================
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,150 @@
|
||||
//
|
||||
// Created by kris- on 03.11.2025.
|
||||
//
|
||||
#include <iostream>
|
||||
#include "gamematrix.h"
|
||||
|
||||
// Matrixmultiplikation
|
||||
|
||||
|
||||
// Rotationsmatrix um Achse x/y/z
|
||||
static std::array<std::array<double,4>,4> rot3D(double angle_deg, char axis);
|
||||
|
||||
// Verschiebung
|
||||
static std::array<std::array<double,4>,4> translate(const std::array<double, 3>& pos);
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
//Matrixmultiplikation-Funktion
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> gameMatrix::matmul(
|
||||
const std::array<std::array<double,4>,4>& A,
|
||||
const std::array<std::array<double,4>,4>& B)
|
||||
|
||||
{ //Matrix-Mathematik (Matrix C = A*B)
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> C{};
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < 4; ++i)
|
||||
for (int j = 0; j < 4; ++j)
|
||||
for (int k = 0; k < 4; ++k)
|
||||
C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
|
||||
|
||||
|
||||
return C;
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Rotation 3D
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> gameMatrix::rot3D(double angle_deg, char axis) {
|
||||
double rad = angle_deg * M_PI / 180.0;
|
||||
|
||||
//Mathematik-Rotation
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> R{};
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < 4; ++i)
|
||||
R[i][i] = 1.0;
|
||||
|
||||
if (axis == 'x' || axis == 'X') {
|
||||
R[1][1] = cos(rad);
|
||||
R[1][2] = -sin(rad);
|
||||
R[2][1] = sin(rad);
|
||||
R[2][2] = cos(rad);
|
||||
} else if (axis == 'y' || axis == 'Y') {
|
||||
R[0][0] = cos(rad);
|
||||
R[0][2] = sin(rad);
|
||||
R[2][0] = -sin(rad);
|
||||
R[2][2] = cos(rad);
|
||||
} else if (axis == 'z' || axis == 'Z') {
|
||||
R[0][0] = cos(rad);
|
||||
R[0][1] = -sin(rad);
|
||||
R[1][0] = sin(rad);
|
||||
R[1][1] = cos(rad);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return R;
|
||||
}
|
||||
|
||||
//Translation
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> gameMatrix::translate(const std::array<double,3>& pos) {
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> T{};
|
||||
for (int i = 0; i < 4; ++i)
|
||||
T[i][i] = 1.0; // Identitätsmatrix
|
||||
|
||||
T[0][3] = pos[0]; // x-Verschiebung
|
||||
T[1][3] = pos[1]; // y-Verschiebung
|
||||
T[2][3] = pos[2]; // z-Verschiebung
|
||||
|
||||
return T;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
//unnötig die main hier, aber wenn die schon mal da ist, warum auch nicht zum testen dieser .cpp-Datei
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
// Part Matrix
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> A{};
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> B{};
|
||||
|
||||
std::cout << "Gib die Werte für Matrix A (4x4) ein:\n";
|
||||
for (int i = 0; i < 4; ++i)
|
||||
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
|
||||
std::cout << "A[" << i << "][" << j << "] = ";
|
||||
std::cin >> A[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
std::cout << "\nGib die Werte für Matrix B (4x4) ein:\n";
|
||||
for (int i = 0; i < 4; ++i)
|
||||
for (int j = 0; j < 4; ++j) {
|
||||
std::cout << "B[" << i << "][" << j << "] = ";
|
||||
std::cin >> B[i][j];
|
||||
}
|
||||
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> C = gameMatrix::matmul(A, B);
|
||||
|
||||
std::cout << "\nErgebnis der Matrixmultiplikation (C = A * B):\n";
|
||||
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
|
||||
for (int j = 0; j < 4; ++j)
|
||||
std::cout << C[i][j] << "\t";
|
||||
std::cout << "\n";
|
||||
}
|
||||
//Ende Matrix
|
||||
|
||||
|
||||
// Rotation
|
||||
double angle;
|
||||
char axis;
|
||||
std::cout << "\nGib einen Rotationswinkel in Grad ein: ";
|
||||
std::cin >> angle;
|
||||
std::cout << "Gib die Rotationsachse (x/y/z) ein: ";
|
||||
std::cin >> axis;
|
||||
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> R = gameMatrix::rot3D(angle, axis);
|
||||
|
||||
std::cout << "\nRotationsmatrix R:\n";
|
||||
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
|
||||
for (int j = 0; j < 4; ++j)
|
||||
std::cout << R[i][j] << "\t";
|
||||
std::cout << "\n";
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Translation
|
||||
std::array<double,3> pos;
|
||||
std::cout << "\nGib die Translation (x y z) ein: ";
|
||||
std::cin >> pos[0] >> pos[1] >> pos[2];
|
||||
|
||||
std::array<std::array<double,4>,4> T = gameMatrix::translate(pos);
|
||||
|
||||
std::cout << "\nTranslationsmatrix T:\n";
|
||||
for (int i = 0; i < 4; ++i) {
|
||||
for (int j = 0; j < 4; ++j)
|
||||
std::cout << T[i][j] << "\t";
|
||||
std::cout << "\n";
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,19 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
#include <vector>
|
||||
#include <array>
|
||||
#include <stdexcept>
|
||||
#include <cmath>
|
||||
|
||||
class gameMatrix
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
// Matrix Multiplikation
|
||||
static std::array<std::array<double,4>,4> matmul(const std::array<std::array<double,4>,4>& A,
|
||||
const std::array<std::array<double,4>,4>& B);
|
||||
|
||||
// Rotationsmatrix um Achse x/y/z
|
||||
static std::array<std::array<double,4>,4> rot3D(double angle_deg, char axis);
|
||||
|
||||
// Verschiebung
|
||||
static std::array<std::array<double,4>,4> translate(const std::array<double, 3>& pos);
|
||||
};
|
||||
Reference in New Issue
Block a user