utils.h

#pragma once

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

// ============================================================================
// 矩阵生成函数
// ============================================================================

// 生成行主序布局的随机矩阵（float32）
// 行主序：matrix[r][c] 存储在 matrix[r * cols + c]
// 参数：
//   - a: 输出矩阵数组
//   - rows: 行数
//   - cols: 列数
//   - seed: 随机数种子
static inline void generate_random_matrix_row_major(float* a, int rows, int cols, unsigned int seed) {
  srand(seed);
  for (int r = 0; r < rows; ++r) {
    for (int c = 0; c < cols; ++c) {
      a[r * cols + c] = (float)rand() / (float)RAND_MAX * 2.0f - 1.0f;
    }
  }
}

// 生成列主序布局的随机矩阵（float32）
// 列主序：matrix[r][c] 存储在 matrix[c * rows + r]
// 参数：
//   - a: 输出矩阵数组
//   - rows: 行数
//   - cols: 列数
//   - seed: 随机数种子
static inline void generate_random_matrix_column_major(float* a, int rows, int cols, unsigned int seed) {
  srand(seed);
  for (int r = 0; r < rows; ++r) {
    for (int c = 0; c < cols; ++c) {
      a[c * rows + r] = (float)rand() / (float)RAND_MAX * 2.0f - 1.0f;
    }
  }
}

// 生成行主序布局的随机矩阵（int16_t）
// 参数：
//   - a: 输出矩阵数组
//   - rows: 行数
//   - cols: 列数
//   - seed: 随机数种子
static inline void generate_random_matrix_row_major_int16(int16_t* a, int rows, int cols, unsigned int seed) {
  srand(seed);
  for (int r = 0; r < rows; ++r) {
    for (int c = 0; c < cols; ++c) {
      a[r * cols + c] = (int16_t)(((float)rand() / (float)RAND_MAX * 0.1f + 1.0f) * 256);
    }
  }
}

// 生成列主序布局的随机矩阵（int16_t）
// 参数：
//   - a: 输出矩阵数组
//   - rows: 行数
//   - cols: 列数
//   - seed: 随机数种子
static inline void generate_random_matrix_column_major_int16(int16_t* a, int rows, int cols, unsigned int seed) {
  srand(seed);
  for (int r = 0; r < rows; ++r) {
    for (int c = 0; c < cols; ++c) {
      a[c * rows + r] = (int16_t)(((float)rand() / (float)RAND_MAX * 0.1f + 1.0f) * 256);
    }
  }
}

// ============================================================================
// 结果验证函数
// ============================================================================

// 验证两个 float 数组是否匹配（统一验证函数）
// 使用 "绝对值转正数" 方法避免除零问题
// 参数：
//   - got: 实际计算结果数组
//   - ref: 期望结果数组（CPU 参考结果）
//   - total_elements: 数组元素总数
//   - name: 验证名称（用于输出）
//   - atol: 绝对误差容忍阈值
//   - rtol: 相对误差容忍阈值
// 返回值：1 表示通过，0 表示失败
//
// 验证逻辑：
//   - 计算绝对误差：|got[i] - ref[i]|
//   - 计算相对误差：|got[i] - ref[i]| / |ref[i]|（处理 ref[i] == 0 的情况）
//   - 只要 max_abs_err <= atol 或 max_rel_err <= rtol，就认为通过
static inline int verify_rm_rm(const float* got, const float* ref, int total_elements, const char* name,
                               float atol, float rtol) {
  float max_abs_err = 0.0f, max_rel_err = 0.0f;

  for (int i = 0; i < total_elements; ++i) {
    // 计算绝对误差
    float abs_err = got[i] - ref[i];
    if (abs_err < 0) abs_err = -abs_err;

    // 计算相对误差（使用绝对值转正数方法避免除零）
    float abs_ref = ref[i];
    if (abs_ref < 0) abs_ref = -abs_ref;
    float rel_err = (abs_ref == 0.0f) ? abs_err : (abs_err / abs_ref);

    // 更新最大误差
    if (abs_err > max_abs_err) max_abs_err = abs_err;
    if (rel_err > max_rel_err) max_rel_err = rel_err;
  }

  // 判断是否通过（绝对误差或相对误差任一满足即可）
  int pass = (max_abs_err <= atol) || (max_rel_err <= rtol);
  printf("%s Check: %s (abs=%.6f, rel=%.6f, atol=%.6f, rtol=%.6f)\n",
         name, pass ? "PASS" : "FAIL", max_abs_err, max_rel_err, atol, rtol);

  return pass;
}