CMPE230 -  Systems Programming  - Homework 1    - Solved

 This        project should  be           implemented    in                            C.                            

It            can         be           done     in            groups  of            at            most      2              students)                            

                

In            this         project, you        will         implement          a              translator            for          a              language              called                MatLang              that        will         translate              MatLang              code      to                            C             language                code.                     The        C             language              code      generated           can         then      be           compiled                by           a              C             compiler              to            produce               an           executable                         file.        

                

MatLang              language              statements         will         be           as            follows: 

1.       Matlang                programs             will         have      two        sections:                              The        first        will         be a              variable definitions          section, followed              by           the         executable         statements section.                

2.       Variable                definitions          section will         allow     scalar,   one-dimensional,            two        dimensional number variable definitions.         For         example:                       scalar    x            vector    y[4] 

          matrix    z[3,4] 

Assume all            array      dimensions         are         given     as            integer constants.           In            the                above   example              x             is             a              scalar     variable,               y             is             a                vector   (i.e.        matrix   of            size        4x1)                       and        z             is             a              3x4                matrix.                  Assume that        each      line         contains               a              single    definition.           A                definition            cannot  be           written on           more     than                       one        line.                       

3.       Executable          statements         will         consist  of            one        line         statements         and                        for loop       compound          statements.                                       Note      that                        no           nested  for          loops are         allowed.                                               

4.       One        line         statements         are         either    assignment         statements         or                            print statements         which    print      the         value(s) of            a              scalar,   vector,  or            a              matrix variable or            a              separator.                                                           

5.       A             vector   or            a              matrix   varieble can         be           assigned              values   in            curly brackets.             Note      that        such       assignment         should  fit            on           line.       For         the          vector                   y[4] and z[3,4], the            following             example              assignment         can         be made:                  

y  = { 1 2 3 4 } 

z  = {1 2 3 4 5 3 2 2 2 1  0 1 }  Note              that        array      indices  start           with       1.   

6.       There    are         no           if             statements         in            the         language.                            

7.       As           operations          in            expressions,      you        are         required              to            implement          only multiplication,   addition               and        subtraction:                        *,+,- .  These    are         binary   operand operations.         Unary    minus    operation            is             not         supported.         Note      that        these    are to            be           interpreted        as            either    matrix                   or            scalar     operations          depending on           the         context (i.e.        type       of            operands).                          When    a              scalar     expression multiplies            a              matrix   or            a              vector,  its           meaning              is             multiplication     of each      individual             component        of            a              matrix   or            vector.                                  

8.       A             function                               tr(expr)           is             also        available              which    transposes          a scalar,   vector   or            a              matrix.  

9.       A             function                               sqrt(expr)     is             also        available              which    takes     square  root of            a              scalar     expression.                                        

10.   A             function                               choose(expr1,expr2,expr3,expr4) which               returns expr2   if expr1   is             equal     to            0,                            returns                 expr3 if expr1 is        positive and returns                expr4 if expr1 is        negative. Note that        expr1, expr2, expr3 and expr4         are expressions        that        evaluate              to            a              scalar.  

11.   On          a              line,       everything          after      the         # sign   are         considered         as            comments. 

12.   For          loop       will         have      the         following             formats:               

for (id in expr1:expr2:expr3) { 

    .....           ..... } 

                                                                                                                                                                                                                                Here,                id           is             a                              variable,               expr1   is             starting value     of            id,         expr2   is                the         bound   on           the         value     of            id                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           during   the         loop       iteration               and                        expr3   is             the         added   value     to            id                at            each      iteration.                             

                

For         loop       can         also                        have      the         following             syntax: 

for (id1,id2 in expr1:expr2:expr3, expr4:expr5: expr6) {     ..... 

          ..... 

} 

      This        will         be           equivalent          to                            doubly  nested  loops     in            languages            like C/Java.                                 You        can         assume                                                                                                                                                                                                                                                that        the         values   of            ids          id1,id2 and expressions                                        expr1,expr2,expr3,expr4,expr5        and expr6 cannot     be changed               inside    the         for          loop       body.    You        can         also        assume that        expr1 <        expr2  and expr4 < expr5 and       that expr3 and expr6 evaluate         to            a                                                                                                                                                                                                                                                              positive value. 

13.   print(id)                        statement,         prints    the         value     of            variable id.                         

14.   printsep()      statement,         prints    a              separator            line         “----------“                 

15.   Please   note      that        the         C             code      generated           must                      compute              the MatLang              outputs.               You        should  not         generate             C             code      that        just        prints MatLang              program               outputs.                               

                

Some    example              programs             in            the         MatLang              language              are         given     below.  Note                that        MatLang              language              programs             have      .mat       extension.                          

                

ex1.mat               
Output when    compiled             and                executed             
# this program computes fibonacci 

# numbers 

 

# variable definitions scalar i scalar n  vector x[2]  vector y[2]  matrix A[2,2] matrix B[2,2] 

 

# statements  n = 10  x = { 1 1 }  A = { 1 1 1 0 } B = { 1 0 0 1 } print(x) 

for(i in 1:n:1) {   B = A*B   y = B*x   print(y[1]) 

} 
1 

1 

2 

3 

5 

8 

13 

21 

34 

55 

89 

144        
                

ex2.mat               
Output when    compiled                             
# variable definitions vector z[3]  vector y[4]  matrix A[2,2] matrix B[2,3] 

 z = A*B*y  
Error (Line 6): matrix dimensions in expression do not match.                
                

ex3.mat               
Output when    compiled             and                executed             
# simple pageranking  

# algorithm 

 matrix   A[3,3] matrix   T[1,1] vector   x[3] vector   y[3] scalar   r scalar   i   

 
0.7071068 0.6123724 0.4677072 0.3852759 0.3093592 0.2509747 0.2028243 0.1641555 0.1327838 

0.1074308 
A = { 0.5  0 0.5 0 0 0.5 0.5 1 0 }  x = { 1 1 1 } for(i in 1:10:1) {   y = A*x  

  T = tr(y-x)*(y-x)   r = sqrt(T[1,1])   print(r)   x = y  } printsep() print(x)  
------------ 

1.2148438 0.6240234 

1.1611328 
                

ex4.mat               
Output when    compiled             and                executed             
matrix   A[4,4] matrix   T[1,1] vector   x[4] vector   xy2[4] scalar   s   

 

A = {0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 3 4 } x = {1 1 1 1 } xy2 = { 2 1 3 1 } 

T = tr(x)*A*xy2
s = T[1,1]
  
print(s)  
94           
                

ex5.mat            
Output              when    compiled             and             executed             
# count how many elements are  # greater than or equal to 4 matrix   A[4,4] scalar   count scalar   incr  scalar   i scalar   j   

 

A = {0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 3 4} count = 0  

for (i,j in 1:4:1,1:4:1) {     incr  = choose(A[i,j]-4,1,1,0)      count = count + incr 

} print(count)