{{indexmenu_n>7}} ====== HW 06 - Maticové počty ====== ^ Termín odevzdání | 02.12.2023 23:59 PST \\ HW06B 13.01.2024 23:59 PST | ^ Povinné zadání | 2b kontrola [[courses:b0b36prp:resources:tessun:start|Coding Stylu]]| ^ Volitelné zadání | 3b kontrola [[courses:b0b36prp:resources:tessun:start|Coding Stylu]]| ^ Bonusové zadání | **3b** | ^ Počet uploadů | 20 | ^ Podpůrné soubory | {{:courses:b0b36prp:hw:b0b36prp-hw06.zip|}}\\ {{:courses:b0b36prp:hw:b0b36prp-hw06b.zip|}} | U této úlohy bude cvičící ručně hodnotit dodržení [[courses:b0b36prp:resources:tessun:start|Coding Stylu]]. Hodnocení je popsáno [[courses:b0b36prp:hw:start|zde]]. V této úloze budete mít za úkol implementovat maticové operace sčítání, odčítání a násobení. Všechny prvky všech matic (i v průběhu výpočtu) se vejdou do 32-bitového znaménkového typu integer. Pokud nebude vstup ve správném formátu nebo nepůjde provést příslušnou maticovou operaci, tak vypiště "''Error: Chybny vstup!''" a konec řádku na standardní chybový výstup a ukončete program s návratovou hodnotou ''100''. Není třeba kontrolovat bílé znaky (mezery a nové řádky); stačí tedy ověřit, že jsou na vstupu dvě celá čísla reprezentující velikost matice a následně správný počet celých čísel odpovídající velikosti matice (například pomocí ''scanf()'').((Upřesněno 24. 11. 2017 na základě studentského dotazu.)) Pokud budete používat dynamickou alokaci paměti (''malloc()'', ''calloc()''), tak doporučujeme použít program [[http://valgrind.org/|Valgrind]] ještě před nahráním do odevzdávacího systému pro kontrolu práce s pamětí. Velikost vstupních matic (povinného a volitelného zadání) je přesně specifikována vstupním formátem, proto je **doporučeno načítat vstup postupně po celých číslech** a nikoliv po řádcích např. funkcí ''getline()''. V případě bonusového zadání se může použití funkce ''getline()'' zdát výhodné, ale ani tady to není nutné. Opět můžete načítat první řádek postupně po celých číslech a tím identifikovat počet sloupců. Následně můžete již alokovat potřebnou velikost paměti, např. funkcí ''realloc()'' a postupovat identicky s povinným/volitelným zadáním. Pro testování funkčnosti program před jeho odevzdáním lze využít přiložené vstupní a referenční výstupní soubory. Dále je možné testovat také generátorem a referečním řešení viz [[courses:b0b36prp:tutorials:testing|Testování HW programů před odevzdáním]]. Pro generování volitelného zadání použijte dodatečný přepínač ''-optional''. ====== Povinné zadání ====== Na standardním vstupu jsou pouze dvě matice s jednou operací (+,-,*). Vaším úkolem je provést zadanou operaci a vypsat na standardní výstup výslednou matici. ===== Formát vstupu ===== Na standardním vstupu jsou dvě nebo i více matic oddělených jedním řádkem se znakem operace (+,-,*). Každá matice má na prvním řádku nejprve svoji velikost ($n$, $m$) a následuje $n$ řádků vždy s $m$ hodnotami matice. Jednotlivé hodnoty jsou oddělené mezerami (//whitespaces//). ===== Formát výstupu ===== Formát výstupu je stejný, ale obsahuje pouze jednu matici. Nezapomeňte, že na konci řádku není mezera a i za posledním řádkem je znak nového řádku. ==== Příklad 1 - pub01-m ==== $$ \left( \begin{array}{rr} 76 & 98 & -31 \\ 30 & 30 & 32 \end{array} \right) - \left( \begin{array}{rr} 89 & 25 & 38 \\ 1 & -32 & -38 \end{array} \right) = \left( \begin{array}{rr} -13 & 73 & -69 \\ 29 & 62 & 70 \end{array} \right) $$ ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | 2 3 76 98 -31 30 30 32 - 2 3 89 25 38 1 -32 -38 | 2 3 -13 73 -69 29 62 70 | žádný | 0 | ==== Příklad 2 - pub02-m ==== $$ \left( \begin{array}{rr} -59 & 78 & -85\end{array} \right) \times \left( \begin{array}{rr} 78 \\ -28 \\ -97\end{array} \right) = \left( \begin{array}{rr} 1459\end{array} \right) $$ ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | 1 3 -59 78 -85 * 3 1 78 -28 -97 | 1 1 1459 | žádný | 0 | ==== Příklad 3 - pub03-m ==== ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | 2 3 16 41 -98 * 3 1 96 -67 49 | žádný | Error: Chybny vstup! | 100 | ==== Příklad 4 - pub04-m ==== $$ \left( \begin{array}{rr} 81 & -96 & -56 & -9 \\ -19 & 66 & 37 & -21 \\ 20 & 49 & -71 & -49 \\ 45 & -96 & 20 & 8\end{array} \right) \times \left( \begin{array}{rr} -89 & -96 \\ 76 & 75 \\ 65 & 2\end{array} \right) $$ ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | 4 4 81 -96 -56 -9 -19 66 37 -21 20 49 -71 -49 45 -96 20 8 * 3 2 -89 -96 76 75 65 2 | žádný | Error: Chybny vstup! | 100 | ====== Volitelné zadání ====== Na vstupu je sekvence matic o maximální délce 100 spolu se zadanými operacemi. Operace vyhodnocujte podle jejich priority a vypište až výslednou matici. To odpovídá tomu, jako kdyby byl následující výraz s maticemi A až F: $$ A + B * C + D * E - F$$ ozávorkován následujícím způsobem: $$ A + (B * C) + (D * E) - F$$ ==== Příklad 1 - pub01-o ==== $$ \left( \begin{array}{rr} 6 & 4\end{array} \right) + \left( \begin{array}{rr} -6 & 7\end{array} \right) + \left( \begin{array}{rr} -6 & -4\end{array} \right) = \left( \begin{array}{rr} -6 & 7\end{array} \right) $$ ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | 1 2 6 4 + 1 2 -6 7 + 1 2 -6 -4 | 1 2 -6 7 | žádný | 0 | ==== Příklad 2 - pub02-o ==== $$ \left( \begin{array}{rr} 0 & 4 & -9 \\ -9 & 6 & -4 \\ 3 & 5 & -2 \\ -1 & 7 & 5\end{array} \right) \times \left( \begin{array}{rr} -10 & -9 & -8 & 9 \\ -4 & 0 & -9 & 1 \\ 4 & 6 & -9 & 5\end{array} \right) + \left( \begin{array}{rr} 0 & -9 & 3 & -6 \\ 10 & -9 & 8 & -7 \\ -1 & 0 & 5 & 1 \\ 3 & 2 & -9 & 9\end{array} \right) = \left( \begin{array}{rr} -52 & -63 & 48 & -47 \\ 60 & 48 & 62 & -102 \\ -59 & -39 & -46 & 23 \\ 5 & 41 & -109 & 32\end{array} \right) $$ ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | 4 3 0 4 -9 -9 6 -4 3 5 -2 -1 7 5 * 3 4 -10 -9 -8 9 -4 0 -9 1 4 6 -9 5 + 4 4 0 -9 3 -6 10 -9 8 -7 -1 0 5 1 3 2 -9 9 | 4 4 -52 -63 48 -47 60 48 62 -102 -59 -39 -46 23 5 41 -109 32 | žádný | 0 | ==== Příklad 3 - pub03-o ==== ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | 2 2 3 x10 -9 5 + 2 2 8 -5 1 8 + 2 2 -4 6 -2 8 | žádný | Error: Chybny vstup! | 100 | ==== Příklad 4 - pub04-o ==== $$ \left( \begin{array}{rr} -1 \\ 4\end{array} \right) + \left( \begin{array}{rr} -1 \\ 0\end{array} \right) + \left( \begin{array}{rr} 8 & 5 \\ 10 & -8\end{array} \right) \times \left( \begin{array}{rr} 5 \\ 5\end{array} \right) = \left( \begin{array}{rr} 63 \\ 14\end{array} \right) $$ ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | 2 1 -1 4 + 2 1 -1 0 + 2 2 8 5 10 -8 * 2 1 5 5 | 2 1 63 14 | žádný | 0 | ====== Bonusové zadání ====== Na vstupu jsou matice zadány ve formátu $název=[x11 \; x12 \; ... \; x1n; x21 \; x22 \; ... \; x2n; ... ; xm1 \; xm2 \; ... \; xmm]$ a maticová operace je poté zadána pomocí názvů jednotlivých matic. * názvy matic jsou velká písmena, přičemž seznam matic předchází zadané operaci * definice jedné matice zabírá jeden řádek * členy matice se zapisují do hranatých závorek * jednotlivé členy na řádku jsou odděleny mezerou, jednotlivé řádky jsou odděleny středníkem * výpočet je oddělen od definic matic volným řádkem * výpočetní operace se skládá z libovolného množství operandů. * operandy jsou pouze +,-,* přičemž operace se vyhodnocují podle priority stejně jako u volitelného zadání * výstupem programu je výsledek maticové operace formátovaný podle pravidel popsaných výše * počet matic je omezen počtem písmen v abecedě, ale délka výrazu není nijak omezena ==== Příklad 1 - pub01 ==== $$ B = \left( \begin{array}{rr} 5 & 2 & 4 \\ 0 & 2 & -1 \\ 3 & -5 & -4\end{array} \right),\;\;\; E = \left( \begin{array}{rr} -6 & -5 & -8 \\ -1 & -1 & -10 \\ 10 & 0 & -7\end{array} \right),\;\;\; R = \left( \begin{array}{rr} -1 & -7 & 6 \\ -2 & 9 & -4 \\ 6 & -10 & 2\end{array} \right) $$ $$ R + E + B = \left( \begin{array}{rr} -2 & -10 & 2 \\ -3 & 10 & -15 \\ 19 & -15 & -9\end{array} \right) $$ ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | B=[5 2 4; 0 2 -1; 3 -5 -4] E=[-6 -5 -8; -1 -1 -10; 10 0 -7] R=[-1 -7 6; -2 9 -4; 6 -10 2] R+E+B | [-2 -10 2; -3 10 -15; 19 -15 -9] | žádný | 0 | ==== Příklad 2 - pub02 ==== ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | K=[-10 0 2; -6 10 -6; -9 2 0] D=[0 6 7] M=[10 -5 -4] D*K+M | [-89 69 -40] | žádný | 0 | ==== Příklad 3 - pub03 ==== ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | R=[6 9; -3 9; -9 10] K=[2 -8 8; -1 2 -4] K+K*R*K | [-96 332 -384; 78 -252 312] | žádný | 0 | ==== Příklad 4 - pub04 ==== ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | M=[-9 5 9; -7 8 7; 10 -3 3] M*M+M-M | [136 -32 -19; 77 8 14; -39 17 78] | žádný | 0 | ... ==== Příklad 10 - pub10 ==== Poslední veřejný příklad je inspirován jedním ze způsobů výpočtu [[https://cs.wikipedia.org/wiki/Fibonacciho_posloupnost|Fibonacciho čísla]]. Výsledná matice bude obsahovat sumy prvních 24, 25 ((Možno ověřit na [[http://www.wolframalpha.com/input/?i=sum+Fibonacci%5Bx%5D+from+1+to+25|WolframAlpha]])) a 26 Fibonacciho čísel. $$\sum_{i=1}^{25} A^i = \sum_{i=1}^{25}\left( \begin{array}{rr} 1 & 1 \\ 1 & 0\end{array} \right)^i$$ ^ Standardní vstup ^ Očekávaný výstup ^ Očekávaný chybový výstup ^ Návratová hodnota ^ | A=[1 1; 1 0] A+A*A+A*A*A+A*A*A*A+A*A*A*A*A+A*A*A*A*A*A+ ... | [317809 196417; 196417 121392] | žádný | 0 | ====== Odevzdání a hodnocení ====== Veřejné příklady + Makefile: * Povinné (man) a volitelné (opt) zadání: {{:courses:b0b36prp:hw:b0b36prp-hw06.zip|}} * Bonusové zadání: {{:courses:b0b36prp:hw:b0b36prp-hw06b.zip|}} ^ ^ Povinné zadání ^ Volitelné zadání ^ Bonusové zadání ^ ^ Název v BRUTE | HW06 || HW06B | ^ Odevzdávané soubory | main.c ||| ^ Argumenty při spuštění | žádné ||| ^ Návratová hodnota | ''0'' \\ ''100''; "Error: Chybny vstup!" -> ''stderr'' ||| ^ Kompilace pomocí | clang -pedantic -Wall -Werror -std=c99 ||| ^ Procvičované oblasti | pole variabilní délky \\ indexování v poli | dynamická alokace paměti | dynamická alokace paměti \\ práce s pointry |