info2Praktikum-NeuronalesNetz/Startcode/matrix.c

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


Matrix createMatrix(unsigned int rows, unsigned int cols)
{
	// ungueltiges ergebniss definieren
	Matrix matrix = {NULL, 0, 0};

	// fehlerfall wenn zeile oder spaltenanzahl = 0
    if (rows == 0 || cols == 0)
	{
		return matrix;
	}

	// anfangsadresse fuer speicher ermittlen
	matrix.buffer = (MatrixType *)malloc(rows * cols * sizeof(MatrixType)); // malloc liefert freie adresse oder NULL wenn kein speicher frei

	// wenn speicher frei -> zeilen und spalten weitergeben
	if (matrix.buffer != NULL)
	{
		matrix.rows = rows;
		matrix.cols = cols;
	}

	return matrix;
}


void clearMatrix(Matrix *matrix)
{
    // pruefen ob gueltige adresse übergeben wurde
    if (matrix != NULL)
    {
        free(matrix->buffer);   // speicher freigeben (*matrix).buffer = matrix->buffer
        matrix->buffer = NULL;  // zeiger auf NULL setzen
        matrix->rows = 0;       // zeilen und spalten auf 0 setzen (sonst absturz in neuralNetwork.c z. 45)
        matrix->cols = 0;
    }
}


void setMatrixAt(MatrixType value, Matrix matrix, unsigned int rowIdx, unsigned int colIdx)
{
    if (rowIdx < matrix.rows && colIdx < matrix.cols)
    {
        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)
    {
        return matrix.buffer[rowIdx * matrix.cols + colIdx];
    }

    return UNDEFINED_MATRIX_VALUE;
}


Matrix add(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
{
	// laut matrixTests muessen 3 versch faelle funktionieren:
	// 1. beide matrizen gleich groß
	// 2. matrix1 ist spaltenvektor (durch broadcasting wird spaltenvektor verbreitert durch kopieren der spalte)
	// 3. matirx2 ist spaltenvektor ''

	// ungueltiges ergebnis definieren
	Matrix result = {NULL, 0, 0};

	// 1. beide matrizen gleich groß
    if (matrix1.rows == matrix2.rows && matrix1.cols == matrix2.cols)
    {
        result = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);

        for (unsigned int i = 0; i < matrix1.rows; i++)
        {
            for (unsigned int j = 0; j < matrix1.cols; j++)
            {
                MatrixType summe = getMatrixAt(matrix1, i, j) + getMatrixAt(matrix2, i, j);
                setMatrixAt(summe, result, i, j);
            }
        }
    }
	// 2. matrix1 ist spaltenvektor
    else if (matrix1.rows == matrix2.rows && matrix1.cols == 1)
    {
        result = createMatrix(matrix2.rows, matrix2.cols);

        for (unsigned int i = 0; i < matrix2.rows; i++)
        {
            for (unsigned int j = 0; j < matrix2.cols; j++)
            {
                MatrixType summe = getMatrixAt(matrix1, i, 0) + getMatrixAt(matrix2, i, j);
                setMatrixAt(summe, result, i, j);
            }
        }
    }
    // 3. matirx2 ist spaltenvektor
    else if (matrix1.rows == matrix2.rows && matrix2.cols == 1)
    {
        result = createMatrix(matrix1.rows, matrix1.cols);

        for (unsigned int i = 0; i < matrix1.rows; i++)
        {
            for (unsigned int j = 0; j < matrix1.cols; j++)
            {
                MatrixType summe = getMatrixAt(matrix1, i, j) + getMatrixAt(matrix2, i, 0);
                setMatrixAt(summe, result, i, j);
            }
        }
    }

    return result;
}


Matrix multiply(const Matrix matrix1, const Matrix matrix2)
{
    Matrix result = {NULL, 0, 0};

	// #spalten matrix1 muss = #zeilen matirx2 sein
	if (matrix1.cols != matrix2.rows)
	{
		return result;
	}

	result = createMatrix(matrix1.rows, matrix2.cols);

	for (unsigned int i = 0; i < matrix1.rows; i++) // je unsigned weil rows und cols unsigned
	{
		for (unsigned int j = 0; j < matrix2.cols; j++)
		{
			MatrixType summe = 0;
			for (unsigned int k = 0; k < matrix1.cols; k++)
			{
				summe += getMatrixAt(matrix1, i, k) * getMatrixAt(matrix2, k, j);
			}
			setMatrixAt(summe, result, i, j);
		}
	}
	return result;
}