info2Praktikum-NeuronalesNetz/Startcode/matrix.c

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "matrix.h"

// TODO Matrix-Funktionen implementieren

Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols)
{
    if (rows == 0 || cols == 0) {
        return (Matrix){0}; // Setzt rows, cols und den Puffer auf 0/NULL
    }
    Matrix m;
    m.rows = rows;
    m.cols = cols;
    
    // Speicher reservieren und mit 0 initialisieren
    m.buffer = (MatrixType *)calloc((size_t)rows * cols, sizeof(MatrixType));
    
    // Falls Arbeitsspeicher voll ist
    if (m.buffer == NULL) {
        m.rows = 0;
        m.cols = 0;
    }
    
    return m;
    
}

void clearMatrix(Matrix *matrix)
{
    //prüfen ob pointer exisitert und ob es einen buffer gibt
    if (matrix != NULL && matrix->buffer != NULL)
    {
        // Speicher freigeben
        free(matrix->buffer);
        
        // Werte zurücksetzen
        matrix->buffer = NULL;
        matrix->rows = 0;
        matrix->cols = 0;
    }
    
}

void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
{
    // Sind Idx innerhalb der Matrix?
    if (matrix.buffer != NULL && rowIdx < matrix.rows && colIdx < matrix.cols)
    {
        // Umrechnung von 2D auf 1D
        matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx] = value;
    }
    
}

MatrixType getMatrixAt(const Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
{
    // Sicherheitsprüfung wie beim setzen
    if (matrix.buffer != NULL && rowIdx < matrix.rows && colIdx < matrix.cols)
    {
        return matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx];
    }
    
    // Fehlerwert, falls außerhalb der grenzen
    return UNDEFINED_MATRIX_VALUE;
}

Matrix add(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
{
    // Prüfen ob Zeilenanzahl gleich ist und ob buffer existieren
    if (matrix1.buffer == NULL || matrix2.buffer == NULL || matrix1.rows != matrix2.rows)
    {
        return (Matrix){0};
    }
    // Wenn beide Matrixen gleich groß sind:
    if (matrix1.cols == matrix2.cols)
    {
        Matrix result = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);
        if (result.buffer == NULL) return (Matrix){0};

        unsigned int totalElements = matrix1.rows * matrix1.cols;
        for (unsigned int i = 0; i < totalElements; i++)
        {
            result.buffer[i] = matrix1.buffer[i] + matrix2.buffer[i];
        }
        return result;
    }
    //Wenn matrix2 ein Spaltenvektor ist 
    else if (matrix2.cols == 1)
    {
        Matrix result = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);
        if (result.buffer == NULL) return (Matrix){0};

        for (unsigned int r = 0; r < matrix1.rows; r++)
        {
            for (unsigned int c = 0; c < matrix1.cols; c++)
            {
                // Wert mit r und c aus m1 + Wert mit r aus m2
                result.buffer[r * matrix1.cols + c] = matrix1.buffer[r * matrix1.cols + c] + matrix2.buffer[r];
            }
        }
        return result;
    }
    //Wenn matrix1 ein Spaltenvektor ist
    else if (matrix1.cols == 1)
    {
        Matrix result = createMatrix(matrix2.rows, matrix2.cols);
        if (result.buffer == NULL) return (Matrix){0};

        for (unsigned int r = 0; r < matrix2.rows; r++)
        {
            for (unsigned int c = 0; c < matrix2.cols; c++)
            {
                //gleich wie davor nur m1 und m2 getauscht
                result.buffer[r * matrix2.cols + c] = matrix2.buffer[r * matrix2.cols + c] + matrix1.buffer[r];
            }
        }
        return result;
    }

    return (Matrix){0};

}

Matrix multiply(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
{
    // Überprüfen, ob die Matrizen gültig sind und ob ihre Dimensionen eine Multiplikation erlauben
    if (matrix1.buffer == NULL || matrix2.buffer == NULL || matrix1.cols != matrix2.rows)
    {
        return (Matrix){0};
    }

    // Ergebnismatrix erstellen
    Matrix result = createMatrix(matrix1.rows, matrix2.cols);

    // Überprüfen, ob die Speicherreservierung erfolgreich war
    if (result.buffer == NULL)
    {
        return (Matrix){0};
    }

    // Jede Zeile der ersten Matrix durchlaufen
    for (unsigned int i = 0; i < matrix1.rows; i++)
    {
        // Jede Spalte der zweiten Matrix durchlaufen
        for (unsigned int j = 0; j < matrix2.cols; j++)
        {
            MatrixType sum = 0;

            // Summe der Produkte berechnen
            for (unsigned int k = 0; k < matrix1.cols; k++)
            {
                sum += matrix1.buffer[i * matrix1.cols + k] *
                       matrix2.buffer[k * matrix2.cols + j];
            }

           // Berechneten Wert in der Ergebnismatrix speichern
            result.buffer[i * result.cols + j] = sum;
        }
    }

    return result;
}