Для решения задачи, описанной вами, мы будем использовать язык C. Мы создадим программу, которая будет читать бинарный файл, извлекать размер матрицы и её элементы, вычислять след матрицы и записывать результат в другой бинарный файл.
След матрицы — это сумма элементов главной диагонали. Мы будем использовать структуры для хранения данных и оптимизируем код, чтобы избежать избыточных операций.
Вот пример реализации:
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct {
uint16_t size; // Размер матрицы
int32_t *elements; // Элементы матрицы
} Matrix;
uint64_t calculate_trace(Matrix *matrix) {
uint64_t trace = 0;
for (uint16_t i = 0; i < matrix->size; i++) {
trace += matrix->elements[i * matrix->size + i]; // Элемент на главной диагонали
}
return trace;
}
int main() {
FILE *input_file = fopen("input.bin", "rb");
if (!input_file) {
perror("Failed to open input file");
return EXIT_FAILURE;
}
// Читаем размер матрицы
uint16_t size;
fread(&size, sizeof(uint16_t), 1, input_file);
size = __builtin_bswap16(size); // Преобразуем из big-endian в host-endian
// Выделяем память для элементов матрицы
Matrix matrix;
matrix.size = size;
matrix.elements = (int32_t *)malloc(size * size * sizeof(int32_t));
if (!matrix.elements) {
perror("Failed to allocate memory for matrix elements");
fclose(input_file);
return EXIT_FAILURE;
}
// Читаем элементы матрицы
fread(matrix.elements, sizeof(int32_t), size * size, input_file);
for (uint16_t i = 0; i < size * size; i++) {
matrix.elements[i] = __builtin_bswap32(matrix.elements[i]); // Преобразуем из big-endian в host-endian
}
// Вычисляем след матрицы
uint64_t trace = calculate_trace(&matrix);
// Записываем след в выходной файл
FILE *output_file = fopen("output.bin", "wb");
if (!output_file) {
perror("Failed to open output file");
free(matrix.elements);
fclose(input_file);
return EXIT_FAILURE;
}
uint64_t trace_big_endian = __builtin_bswap64(trace); // Преобразуем в big-endian
fwrite(&trace_big_endian, sizeof(uint64_t), 1, output_file);
// Освобождаем память и закрываем файлы
free(matrix.elements);
fclose(input_file);
fclose(output_file);
return EXIT_SUCCESS;
}
Объяснение кода:
- Структура Matrix: Мы определяем структуру для хранения размера матрицы и её элементов.
- Функция calculate_trace: Эта функция вычисляет след матрицы, суммируя элементы главной диагонали.
- Чтение файла: Мы открываем бинарный файл, читаем размер матрицы и элементы, преобразуя их из формата big-endian в host-endian.
- Запись результата: Мы записываем след матрицы в выходной бинарный файл, также преобразуя его в big-endian.
- Управление памятью: Мы выделяем и освобождаем память для элементов матрицы, а также закрываем открытые файлы.
Примечания:
- Убедитесь, что файл
input.bin существует и имеет правильный формат перед запуском программы.
- Программа использует встроенные функции для преобразования порядка байтов, что делает её более оптимизированной и безопасной.