Erster Stand: Matrixberechnungen und Projektstruktur

.gitignore

@@ -0,0 +1,4 @@
+.venv/
+__pycache__/
+.env
+.ruff_cache/

AGENTS.md

@@ -0,0 +1,4 @@
+# Regeln für dieses Projekt
+- Code nach PEP 8, Zeilenlänge maximal 88 Zeichen.
+- Jede Funktion und Methode hat einen Docstring und Type Hints.
+- Vor jedem Commit: `ruff check` und `ruff format`.

compute.py

@@ -0,0 +1,109 @@
+"""Matrixberechnungen."""
+
+from math import cos, isclose, radians, sin
+
+Matrix = list[list[int | float]]
+
+
+def validate_matrix(matrix: Matrix, name: str = "matrix") -> tuple[int, int]:
+    """Prüfe eine Matrix und liefere ihre Zeilen- und Spaltenzahl.
+
+    Raises:
+        TypeError: Bei falschen Containertypen oder Einträgen, die keine
+            int- oder float-Werte sind, einschließlich bool.
+        ValueError: Bei leeren Matrizen, leeren Zeilen oder
+            unterschiedlich langen Zeilen.
+    """
+    if not isinstance(matrix, list):
+        raise TypeError(f"{name} muss eine Liste von Listen sein.")
+    if not matrix:
+        raise ValueError(f"{name} darf nicht leer sein.")
+    if any(not isinstance(row, list) for row in matrix):
+        raise TypeError(f"Jede Zeile von {name} muss eine Liste sein.")
+
+    columns = len(matrix[0])
+    if columns == 0:
+        raise ValueError(f"{name} darf keine leeren Zeilen enthalten.")
+    if any(len(row) != columns for row in matrix):
+        raise ValueError(f"{name} muss rechteckig sein.")
+    if any(
+        isinstance(value, bool) or not isinstance(value, (int, float))
+        for row in matrix
+        for value in row
+    ):
+        raise TypeError(
+            f"Alle Einträge von {name} müssen int oder float sein, ohne bool."
+        )
+
+    return len(matrix), columns
+
+
+def matmul(left: Matrix, right: Matrix) -> Matrix:
+    """Multipliziere zwei Matrizen mit passenden Dimensionen."""
+    _, left_columns = validate_matrix(left, "left")
+    right_rows, right_columns = validate_matrix(right, "right")
+    if left_columns != right_rows:
+        raise ValueError(
+            "Die Spaltenzahl von left muss der Zeilenzahl von right entsprechen "
+            f"({left_columns} != {right_rows})."
+        )
+
+    return [
+        [
+            sum(left_row[index] * right[index][column] for index in range(left_columns))
+            for column in range(right_columns)
+        ]
+        for left_row in left
+    ]
+
+
+def transpose(matrix: Matrix) -> Matrix:
+    """Vertausche die Zeilen und Spalten einer Matrix."""
+    _, column_count = validate_matrix(matrix)
+    return [[row[column] for row in matrix] for column in range(column_count)]
+
+
+def rot_2D(angle: float) -> Matrix:
+    """Erzeuge eine zweidimensionale Rotationsmatrix zum Winkel im Bogenmaß."""
+    return [
+        [cos(angle), -sin(angle)],
+        [sin(angle), cos(angle)],
+    ]
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    integer_product = matmul([[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]])
+    assert integer_product == [[19, 22], [43, 50]]
+    print("Beispiel 1:", integer_product)
+
+    rectangular_product = matmul(
+        [[1, 2, 3], [4, 5, 6]],
+        [[7, 8], [9, 10], [11, 12]],
+    )
+    assert rectangular_product == [[58, 64], [139, 154]]
+    print("Beispiel 2:", rectangular_product)
+
+    float_product = matmul([[0.5, 1.5]], [[2.0], [4.0]])
+    assert float_product == [[7.0]]
+    print("Beispiel 3:", float_product)
+
+    transposed_matrix = transpose([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
+    assert transposed_matrix == [[1, 4], [2, 5], [3, 6]]
+    print("Transponiert:", transposed_matrix)
+
+    rotated_point = matmul(rot_2D(radians(90)), [[1], [0]])
+    assert isclose(rotated_point[0][0], 0, abs_tol=1e-9)
+    assert isclose(rotated_point[1][0], 1, abs_tol=1e-9)
+    print("Rotation um 90°:", rotated_point)
+
+    clockwise_point = matmul(rot_2D(radians(-90)), [[0], [1]])
+    assert isclose(clockwise_point[0][0], 1, abs_tol=1e-9)
+    assert isclose(clockwise_point[1][0], 0, abs_tol=1e-9)
+    print("Rotation um -90°:", clockwise_point)
+
+    try:
+        matmul([[1, 2]], [[3, 4]])
+    except ValueError:
+        print("Nicht passende Dimensionen: ValueError wie erwartet.")
+    else:
+        raise AssertionError("Bei nicht passenden Dimensionen fehlt der ValueError.")

pyproject.toml

@@ -0,0 +1,7 @@
+[project]
+name = "matrixmania"
+version = "0.1.0"
+requires-python = ">=3.10"
+
+[tool.ruff]
+line-length = 88