MA2

TestMatrix.c

@@ -26,25 +26,89 @@
 /*--- Funktionsdefinitionen ------------------------------------------*/
 
 /*--- main -----------------------------------------------------------*/
-int main(void) 
+int main(void) {
-{
+    unsigned int zeilen, spalten;
-    unsigned int z, s;
+    float startWert;
-    float firstElem;
 
     printf("Test verschiedener Funktionen der Bibliothek\n");
-    printf("Gew\x81nschte Matrizen-Gr\x94sse eingeben\n Zeilen, Spalten (> 0; z.B.: 3,4):");
+    printf("Gewuenschte Matrizen-Groesse eingeben\n");
-    scanf("%d,%d", &z, &s);
+    printf(" Zeilen, Spalten (> 0; z.B. 3,4): ");
-    printf("Matrix Elemente eingeben (F. Test nur 1.Elem.,\n weitere Elemente werden mit +1 erzeugt)\n");
+    scanf("%u,%u", &zeilen, &spalten);
-    printf(" Element in [1,1] (z.B.: 4.5):");
-    scanf("%f", &firstElem);
 
-    createMatrix(s, z);
+    Matrix a = createMatrix(spalten, zeilen);
-    printf("Test Create Zero und Rand:\n");
-    printf("CreateMatrixZero: a[%u,%u]=\n", z, s);
-    Matrix zeroMat = createMatrixZero(s, z);
-    printMatrix(zeroMat);
 
-    printf("CreateMatrixRand: a[%u,%u]=\n", z, s);
+    printf("Matrix Elemente eingeben (F. Test nur 1.Elem., weitere Elemente werden mit +1 erzeugt)\n");
-    Matrix randMat = createMatrixRand(s, z);
+    printf(" Element in [1,1] (z.B.: 4.5): ");
+    scanf("%f", &startWert);
+
+    float wert = startWert;
+    for (unsigned int y = 0; y < zeilen; y++) {
+        for (unsigned int x = 0; x < spalten; x++) {
+            setEntryAt(a, x, y, wert);
+            wert += 1.0f;
+        }
+    }
+
+    printf("\nTest Create Zero und Rand:\n");
+
+    Matrix zero = createMatrixZero(spalten, zeilen);
+    printf("CreateMatrixZero: a[%d,%d]=\n", spalten, zeilen);
+    printMatrix(zero);
+
+    printf("\nInfo: Called srand!\n");
+    srand((unsigned int)time(NULL));
+    Matrix randMat = createMatrixRand(spalten, zeilen);
+    printf("CreateMatrixRand: a[%d,%d]=\n", spalten, zeilen);
     printMatrix(randMat);
+
+    printf("\nTests mit eingegebenen Werten:\n");
+    printf("CreateMatrix: a[%d,%d]=\n", spalten, zeilen);
+    printMatrix(a);
+
+    Matrix b = copyMatrix(a);
+    printf("\nCreateMatrix: b[%d,%d]=\n", spalten, zeilen);
+    printMatrix(b);
+
+    Matrix sum = addMatrix(a, b);
+    printf("\nc[%d,%d]= a + b =\n", sum.spalten, sum.zeilen);
+    printMatrix(sum);
+
+    Matrix diff = subMatrix(a, b);
+    printf("\nc[%d,%d]= a - b =\n", diff.spalten, diff.zeilen);
+    printMatrix(diff);
+
+    Matrix bT = transposeMatrix(b);
+    printf("\nc[%d,%d]= b^T\n", bT.spalten, bT.zeilen);
+    printMatrix(bT);
+
+    Matrix c = multMatrix(a, bT);  // a * b^T
+    printf("a * b^T = c\n");
+
+    // Nur die obere linke 2x2-Matrix drucken
+    printf("{\n");
+    for (int y = 0; y < 2; y++) {
+        printf("  ");
+        for (int x = 0; x < 2; x++) {
+            printf("%6.2f", getEntryAt(c, x, y));
+            if (x < 1) printf(" ");
+        }
+        printf("\n");
+    }
+    printf("}\n");
+
+
+    printf("\ndet(c) = %.2f\n", determMatrix(c));
+
+    // Speicher freigeben
+    destroyMatrix(&a);
+    destroyMatrix(&b);
+    destroyMatrix(&sum);
+    destroyMatrix(&diff);
+    destroyMatrix(&zero);
+    destroyMatrix(&randMat);
+    destroyMatrix(&bT);
+    destroyMatrix(&c);
+
+    return 0;
 }
+

matrixOp.c

@@ -14,29 +14,18 @@
 #include <time.h>
 #include "matrixOp.h"
 
-/*--- #defines -------------------------------------------------------*/
-
-/*--- Lokale Datentypen (typedef) ------------------------------------*/
-
-/*--- Modulglobale static Variablen ----------------------------------*/
-
-/*--- Prototypen lokaler Funktionen ----------------------------------*/
-
-/*--- Funktionsdefinitionen ------------------------------------------*/
-
 /*--------------------------------------------------------------------*\
 * Erstellt eine neue Matrix (cM)
 *  - reserviert lediglich den notwendigen Speicher
 *  - dynamische Verwaltung von Speicher muss mit malloc() und free()
 *    durchgef<EFBFBD>hrt werden; dynamische Arrays sind nicht erlaubt !!!
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Matrix createMatrix(unsigned int spalten, unsigned int zeilen) 
+Matrix createMatrix(unsigned int spalten, unsigned int zeilen) {
-{
+    Matrix m;
-    Matrix matrix1;
+    m.spalten = spalten;
-    matrix1.mElement = (float *)malloc(spalten * zeilen * sizeof(float));
+    m.zeilen = zeilen;
-    matrix1.zeilen = zeilen;
+    m.mElement = (MatTyp *)malloc(sizeof(MatTyp) * spalten * zeilen);
-    matrix1.spalten = spalten;
+    return m;
-    return matrix1;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
@@ -44,19 +33,14 @@ Matrix createMatrix(unsigned int spalten, unsigned int zeilen)
 * - reserviert den notwendigen Speicher
 * - befuellt die Matrix mit 0
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Matrix createMatrixZero(unsigned int spalten, unsigned int zeilen) 
+Matrix createMatrixZero(unsigned int spalten, unsigned int zeilen) {
-{
+    Matrix m = createMatrix(spalten, zeilen);
-    Matrix matrix1 = createMatrix(spalten,zeilen);
+    if (m.mElement != NULL) {
-
+        for (unsigned int i = 0; i < spalten * zeilen; i++) {
-    float inhalt[zeilen][spalten];
+            m.mElement[i] = 0.0f;
-    //matrix1.mElement = *inhalt;
-
-    for (int i = 0; i < zeilen; ++i) {
-        for (int j = 0; j < spalten; ++j) {
-            inhalt[i][j] = 0;
         }
     }
-    return matrix1;
+    return m;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
@@ -64,28 +48,24 @@ Matrix createMatrixZero(unsigned int spalten, unsigned int zeilen)
 * - reserviert den notwendigen Speicher
 * - befuellt die Matrix mit Zufallszahlen
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Matrix createMatrixRand(unsigned int spalten, unsigned int zeilen) 
+Matrix createMatrixRand(unsigned int spalten, unsigned int zeilen) {
-{
+    Matrix m = createMatrix(spalten, zeilen);
-    Matrix matrix1 = createMatrix(spalten,zeilen);
+    srand((unsigned int)time(NULL));
-
+    for (unsigned int i = 0; i < spalten * zeilen; i++) {
-    float inhalt[zeilen][spalten];
+        m.mElement[i] = ((float)rand() / RAND_MAX) * 200.0f - 100.0f;
-
-    for (int i = 0; i < zeilen; ++i) {
-        for (int j = 0; j < spalten; ++j) {
-            inhalt[i][j] = 69;
     }
-    }
+    return m;
-
-    return matrix1;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
 * Kopiert eine Matrix und gibt die Kopie zurueck (yM)
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Matrix copyMatrix(const Matrix toCopy) 
+Matrix copyMatrix(const Matrix toCopy) {
-{
+    Matrix copy = createMatrix(toCopy.spalten, toCopy.zeilen);
-    // TODO
+    for (unsigned int i = 0; i < toCopy.spalten * toCopy.zeilen; i++) {
-    return toCopy;
+        copy.mElement[i] = toCopy.mElement[i];
+    }
+    return copy;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
@@ -93,9 +73,8 @@ Matrix copyMatrix(const Matrix toCopy)
 * - gibt reservierten Speicher wieder frei !
 * - in der urspruenglichen, uebergebenen Matrix bleiben die Werte erhalten!
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-void deleteMatrix(Matrix toDelete) 
+void deleteMatrix(Matrix toDelete) {
-{
+    free(toDelete.mElement);
-   // TODO
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
@@ -103,44 +82,46 @@ void deleteMatrix(Matrix toDelete)
 * - gibt Speicher wieder frei, setzt alle Werte auf NULL bzw. "0" !
 * - Beachte Unterschiede zur vorigen Funktion !!!
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-void destroyMatrix(Matrix *pToDestroy) 
+void destroyMatrix(Matrix *pToDestroy) {
-{
+    if (pToDestroy->mElement != NULL) {
-   // TODO
+        free(pToDestroy->mElement);
+        pToDestroy->mElement = NULL;
+        pToDestroy->spalten = 0;
+        pToDestroy->zeilen = 0;
+    }
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
 * Gibt den Eintrag der Matrix an der Stelle (xPos, yPos) zurueck (gE)
 * Rueckgabe im Fehlerfall: ERROR
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-MatTyp getEntryAt(const Matrix ma, unsigned int xPos, unsigned int yPos) 
+MatTyp getEntryAt(const Matrix ma, unsigned int xPos, unsigned int yPos) {
-{
+    if (xPos >= ma.spalten || yPos >= ma.zeilen) return ERROR;
-   // TODO
+    return ma.mElement[yPos * ma.spalten + xPos];
-   return *ma.mElement;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
 * Setzt den Eintrag der Matrix an der Stelle (xPos, yPos) (sE)
 * Rueckgabe: TRUE, im Fehlerfall: FALSE
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Bool setEntryAt(Matrix ma, unsigned int xPos, unsigned int yPos, MatTyp value) 
+Bool setEntryAt(Matrix ma, unsigned int xPos, unsigned int yPos, MatTyp value) {
-{
+    if (xPos >= ma.spalten || yPos >= ma.zeilen) return FALSE;
-   // TODO
+    ma.mElement[yPos * ma.spalten + xPos] = value;
     return TRUE;
 }
 
+
 /*--------------------------------------------------------------------*\
 * Gibt eine Matrix im Kommandofenster "schoen formatiert" aus (pM)
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-void printMatrix(const Matrix ma)
+void printMatrix(const Matrix ma) {
-{
+    printf("(\n");
-    float inhalt[ma.zeilen][ma.spalten];
+    for (unsigned int y = 0; y < ma.zeilen; y++) {
-    //inhalt[0][0] = *ma.mElement;
+        printf("  ");
-
+        for (unsigned int x = 0; x < ma.spalten; x++) {
-    for (int i = 0; i < ma.zeilen; ++i) {
+            printf("%6.2f ", getEntryAt(ma, x, y));
-        for (int j = 0; j < ma.spalten; ++j) {
-            printf("%.2f\t", inhalt[i][j]);
         }
-        printf("\n");
+        printf(")\n");
     }
 }
 
@@ -150,10 +131,15 @@ void printMatrix(const Matrix ma)
 * - Ergebnis der Addition in neu erzeugter Matrix
 * - Rueckgabe im Fehlerfall: Matrix der Groesse "0"
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Matrix addMatrix(const Matrix ma, const Matrix mb) 
+Matrix addMatrix(const Matrix ma, const Matrix mb) {
-{
+    if (ma.spalten != mb.spalten || ma.zeilen != mb.zeilen) {
-   // TODO
+        return createMatrix(0, 0);
-   return ma;
+    }
+    Matrix result = createMatrix(ma.spalten, ma.zeilen);
+    for (unsigned int i = 0; i < ma.spalten * ma.zeilen; i++) {
+        result.mElement[i] = ma.mElement[i] + mb.mElement[i];
+    }
+    return result;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
@@ -162,10 +148,15 @@ Matrix addMatrix(const Matrix ma, const Matrix mb)
 * - Ergebnis der Subtraktion in neu erzeugter Matrix
 * - Rueckgabe im Fehlerfall: Matrix der Groesse "0"
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Matrix subMatrix(const Matrix ma, const Matrix mb) 
+Matrix subMatrix(const Matrix ma, const Matrix mb) {
-{
+    if (ma.spalten != mb.spalten || ma.zeilen != mb.zeilen) {
-   // TODO
+        return createMatrix(0, 0);
-    return ma;
+    }
+    Matrix result = createMatrix(ma.spalten, ma.zeilen);
+    for (unsigned int i = 0; i < ma.spalten * ma.zeilen; i++) {
+        result.mElement[i] = ma.mElement[i] - mb.mElement[i];
+    }
+    return result;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
@@ -174,20 +165,33 @@ Matrix subMatrix(const Matrix ma, const Matrix mb)
 * - Ergebnis der Multiplikation in neu erzeugter Matrix
 * - Rueckgabe im Fehlerfall: Matrix der Groesse "0"
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Matrix multMatrix(const Matrix ma, const Matrix mb) 
+Matrix multMatrix(const Matrix ma, const Matrix mb) {
-{
+    if (ma.spalten != mb.zeilen) return createMatrix(0, 0);
-   // TODO
+    Matrix result = createMatrix(mb.spalten, ma.zeilen);
-    return ma;
+    for (unsigned int y = 0; y < result.zeilen; y++) {
+        for (unsigned int x = 0; x < result.spalten; x++) {
+            float sum = 0.0f;
+            for (unsigned int k = 0; k < ma.spalten; k++) {
+                sum += getEntryAt(ma, k, y) * getEntryAt(mb, x, k);
+            }
+            setEntryAt(result, x, y, sum);
+        }
+    }
+    return result;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
 * Transponiert eine Matrix (tM)
 * Rueckgabe: "ma^T"
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-Matrix transposeMatrix(const Matrix ma) 
+Matrix transposeMatrix(const Matrix ma) {
-{
+    Matrix transposed = createMatrix(ma.zeilen, ma.spalten);
-   // TODO
+    for (unsigned int y = 0; y < ma.zeilen; y++) {
-    return ma;
+        for (unsigned int x = 0; x < ma.spalten; x++) {
+            setEntryAt(transposed, y, x, getEntryAt(ma, x, y));
+        }
+    }
+    return transposed;
 }
 
 /*--------------------------------------------------------------------*\
@@ -197,9 +201,11 @@ Matrix transposeMatrix(const Matrix ma)
 * fuer kleine Matrizen reicht ein einfacher Algorithmus
 * wer moechte kann auch ein effizientes Verfahren implementieren
 \*--------------------------------------------------------------------*/
-double determMatrix(const Matrix ma) 
+double determMatrix(const Matrix ma) {
-{
+    if (ma.spalten != 2 || ma.zeilen != 2) return ERROR;
-   // TODO
+    float a = getEntryAt(ma, 0, 0);
-    return 6.9;
+    float b = getEntryAt(ma, 1, 0);
+    float c = getEntryAt(ma, 0, 1);
+    float d = getEntryAt(ma, 1, 1);
+    return a * d - b * c;
 }
-