B問題

B-1 リダイレクションによるデータの入力と２次元配列の操作

ファイル名: ex10b1.c

以下のような行列がテキストファイルとして保存されているものとする。

4 3
10 11 12
20 21 22
30 31 32
40 41 42

1行目には行列の行数と列数が記入され、その後に行列の要素が列挙されている。

行列のデータをリダイレクションにより読み込んで、その転置行列（m 行 n 列の行列 A に対して A の (i, j) 要素と (j, i) 要素を 入れ替えた n 行 m 列の行列、つまり対角線で成分を折り返した行列）を出力するプログラムを作成しなさい。

上記のサンプルデータでは4行3列の行列が格納されているが、プログラムの仕様としては最大10行10列の行列まで対応できるようにすること。 そのため、

int matrix[SIZE][SIZE]
int t_matrix[SIZE][SIZE]

という二つの二次元配列を宣言し（マクロSIZEの値を10とする）、実行例に従って配列matrixにファイルから読み込んだ配列の要素を格納・表示し、配列matrixから 取り出した要素を配列t_matrixに転置した形で格納してから、その内容を表示するという手順で処理を進めることとする。

プログラムは、/* 入力と入力データの表示 */、/* 転置処理 */、/* 表示 */の3つの処理ブロックを意識し、コメントや空行を入れて分かりやすく書きなさい。

なお、設定された配列・行列のサイズを超えた入力があった場合のエラー処理は考えなくてよい。

動作の確認にあたっては、上記のテキストデータの内容を matrix.txt というファイル名で自分の作業ディレクトリに保存して使用すること。

実行例

%  ./a.out < matrix.txt 
行数:4, 列数:3
10    11    12   
20    21    22   
30    31    32   
40    41    42   
転置後行数:3, 列数:4
10    20    30    40   
11    21    31    41   
12    22    32    42   

B-2 二次元配列、標準エラー出力

ファイル名: ex10b2.c

以下は2行3列の行列matの指定された各要素に正の整数dataを順に入力して全要素数MAX回入力後に、[実行例1]のようにその行列を表示するプログラムである。

このプログラムでは、matの行数GYOと列数RETSUの値はマクロで定義しており、dataに負の数を入力した場合に、[実行例2]のようにエラーメッセージを出力して処理を終了するようになっている。この時、メッセージの出力先は標準エラー出力(stderr)である。また、ハンドアウトLec10-4の例と異なり、forの二重ループでなくwhile文のみで二次元配列の要素を入力できるようにしている。下記の空白部を埋めて実行例のような動作を示すプログラムを完成させ、提出すること。

#include <stdio.h>
#define GYO 2
#define RETSU 3

int main(){
  int i,j,k;
  int data,mat[GYO][RETSU];
  int MAX=GYO*RETSU;
 
  k=0;
  while(k<MAX){
    -------------------------ここから----------------------------------
    
   
        
    
     
    
    
    ------------------------ここまで----------------------------------
    mat[i][j]=data;
    k+=1;
  }
  ------------------------ここから------------------------------------    
    
    
      
        
      
      
    
  -----------------------ここまで------------------------------------
  }
  return 0;
}

[実行例1]

% ./a.out 
1行1列の要素の値を正の整数で入力してください
1
1行2列の要素の値を正の整数で入力してください
2
1行3列の要素の値を正の整数で入力してください
0
2行1列の要素の値を正の整数で入力してください
4
2行2列の要素の値を正の整数で入力してください
5
2行3列の要素の値を正の整数で入力してください
8
行列の値は
1 2 0
4 5 8
%

[実行例2]

% ./a.out 
1行1列の要素の値を正の整数で入力してください
7
1行2列の要素の値を正の整数で入力してください
11
1行3列の要素の値を正の整数で入力してください
-4
Error!負の値が入力されました
%

B-3 画像の上下反転

ファイル名: ex10b3.c

以下に、プログラムで画像を上下反転させるための手順とそのプログラムのソースがあります。 プログラム中の下線部を埋めて完成させなさい。

なお、実行ファイル名は gflpud とすること（以下の実行例とハンドアウトを参照）。

手順：

1. 画像情報を保持するための2次元配列とその他の変数の宣言
2. カウンタ変数の宣言
3. 画像サイズ、濃淡情報の読み込み及びエラーチェック
4. 画像データの読み込み及びエラーチェック
5. データ形式の出力
6. 画像サイズ、濃淡情報の出力
7. 画像データの出力（2重ループを使い、上下を逆にする）

/*
* pgm形式の画像データを受け取って,上下反転する。
*
* 終了コード
* 0 : 正常終了
* 1 : 入力データの形式がおかしい
* 2 : 入力データの画素数または階調が範囲外
* 3 : 入力データがおかしいかデータが揃わないうちにEOFになった
* 4 : 入力データの画素の値が範囲外
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MSIZE 800

int main()
{
  int dat[MSIZE][MSIZE];
  int i, j, width, height, maxval;
  /* 入力 */
  /* ファイル形式のチェック */
  /* この部分はプログラミング入門の範囲を越えているので、このまま使って下さい。*/
  if (getchar() != 'P' || getchar() != '2'){
    fprintf(stderr, "データの形式が違います\n");
    exit(1);
  }

  /* x,yそれぞれの画素数を得る */
  scanf("%d %d", &width, &height);
 
  /* Maxval（白の値）を得る */
  scanf("%d",&maxval);
 
  /* 画素数が範囲外の場合 */
  if (width < 1 || height < 1 || width > MSIZE || height > MSIZE){
    fprintf(stderr, "設定サイズが範囲外です\n");
    exit(2);
  }

  /* Maxvalが範囲外 */
  if (maxval < 1 || maxval >= 65536){
    fprintf(stderr, "階調が範囲外です\n");
    exit(2);
  }

  /* 実際のデータ入力 */
  for (i = 0; i < height; i++){
    for (j = 0; j < width; j++){
      /* scanf入力データがおかしいかＥＯＦになった場合 */
      if(scanf("%d",&dat[i][j]) != 1){
        fprintf(stderr, "データ入力に異常があります\n");
        exit(3);
      }
      /* データが範囲外 */
      if (dat[i][j] < 0 || dat[i][j] > maxval){
        fprintf(stderr, "データが異常でした\n");
        exit(4);
      }
    }
  }
  /* これより上はどのプログラムもほぼ同じ */

  /* 出力 */
  /* 最初にP2とx,yの画素数、Maxvalを出力 */
  printf("P2\n");
  printf("%d %d\n", width, height);
  printf("%d\n", maxval);

  /* 実際のデータ出力 */
  for (i = 0; i < _____; i++){
    for (j = 0; j < _____; j++){
      printf("%2d ",dat[________][________]);
    }
    printf("\n");
  }
  return 0;
}

以下のようにして、テスト用画像ファイル(.pgm)を自分の ~/Prog0/Ex10 にコピーして使用すること：

% cd ~/Prog0/Ex10 
% cp /home/course/prog0/public_html/2025/ex/source/ex10/feep64.pgm .
% cp /home/course/prog0/public_html/2025/ex/source/ex10/neko64.pgm .
% cp /home/course/prog0/public_html/2025/ex/source/ex10/ajisai64.pgm .
% cp /home/course/prog0/public_html/2025/ex/source/ex10/Nakaniwa64.pgm .

テスト用画像ファイルの情報：

feep64.pgm:   Netpbm image data, size = 24 x 7, greymap, ASCII text
neko64.pgm:   Netpbm image data, size = 265 x 202, greymap, ASCII text
ajisai64.pgm: Netpbm image data, size = 437 x 305, greymap, ASCII text

"size"の部分が画像の横縦のピクセル数である。

コピーしたテスト用画像ファイルは以下のコマンドで表示することができる。

% display feep64.pgm

"feep64.pgm"は非常に小さい画像のため、ディスプレイ上では注意すること。

この実行例は拡大した画像を表示している。"neko64.pgm"、"ajisai64.pgm" 、"Nakaniwa64.pgm"についても、表示して確認するとよい。

[プログラムの実行例1]

% gcc ex10b3.c -o gflpud  
% ./gflpud < feep64.pgm
P2
24 7
63
0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
0 12  0  0  0  0  0 29 29 29 29  0  0 46 46 46 46  0  0 63  0  0  0  0
0 12  0  0  0  0  0 29  0  0  0  0  0 46  0  0  0  0  0 63  0  0  0  0
0 12 12 12  0  0  0 29 29 29  0  0  0 46 46 46  0  0  0 63 63 63 63  0
0 12  0  0  0  0  0 29  0  0  0  0  0 46  0  0  0  0  0 63  0  0 63  0
0 12 12 12 12  0  0 29 29 29 29  0  0 46 46 46 46  0  0 63 63 63 63  0
0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
%

[プログラムの実行例2]

% ./gflpud < feep64.pgm | display -

[プログラムの実行例3]

% ./gflpud < neko64.pgm | display -

% display Nakaniwa64.pgm

 元画像                                                              
 

% ./gcont < Nakaniwa64.pgm | display -

 コントラストを上げた画像
 

課題提出上の注意事項

解答ファイルはmenuコマンドを使って提出してください。以下のようにmenuコマンドを実行し、表示されるメッセージに沿って操作すること。

% ~prog0/bin/menu

menuコマンドは、解答ファイルが ~/Prog0/Ex## のディレクトリに指定されたファイル名で置かれているものとして処理します。正常に提出された場合は ○ が、何らかのエラーが生じた場合は × が表示されます。

解答の提出期間は以下のとおりです。

提出は〆切前であれば何度でもやり直すことができます。再提出すると、前に提出したファイルは新しい内容で上書きされます。