#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <conio.h>
#include <time.h>
#define NTESTE 10

double f(double a0,double a1,double a2,double a3,double a4,double a5,double x)
{
    return a0*cos(a1*x) + a2*sin(a3*x) + exp(a4*x) + a5;
}

double d1(double a0,double a1,double a2,double a3,double a4,double x)
{
    return -a0*a1*sin(a1*x) + a2*a3*cos(a3*x) + a4*exp(a4*x);
}

double d2(double a0,double a1,double a2,double a3,double a4,double x)
{
    return -a0*a1*a1*cos(a1*x) - a2*a3*a3*sin(a3*x) + a4*a4*exp(a4*x);
}

int NewtonRaphson(int N,double a,double b,double e1,double e2,double a0,double a1,double a2,double a3,double a4,double a5)
{
    double erro1 = 1.,erro2 = 0., fx, der, fa, fb;
    double *xi;
    int i = 0;
    FILE *fp;
    clock_t tin, tf, diff;

    tin = clock()/(CLOCKS_PER_SEC/1000);

    xi = (double*)malloc(N*sizeof(double));
    fp = fopen("resultados.txt","a");

    xi[0] = (a+b)/2;

    erro2 = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[0]);
    if(erro2 < 0)
        erro2 = -erro2;

    while(erro1 > e1 && erro2 > e2)
    {
        if(i > N)
        {
            printf("O método não convergiu em %d iteracoes!\n",N);
            return 1;
        }

        //Teorema de Bolzano
        fa = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a);
        fb = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,b);

        if(fa*fb > 0)
        {
            printf("Pelo Teorema de Bolzano, o intervalo nao eh de separacao, entao nao ha raiz \nnesse intervalo!\n");
            break;
        }

        fx = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[i]);
        der = d1(a0,a1,a2,a3,a4,xi[i]);

        if(der == 0)
        {
            printf("A derivida eh zero! O processo nao pode continuar!\n\n");
            break;
        }

        xi[i+1] = xi[i] - fx/der;

        erro1 = xi[i+1] - xi[i];
        if(erro1 < 0)
            erro1 = -erro1;

        erro2 = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[i+1]);
        if(erro2 < 0)
            erro2 = -erro2;

        i++;

        printf("Iteracao: %d\n",i);
        printf("Raiz aproximada: %.5f\n",xi[i]);
        printf("Erro 1: |x[i+1] - x[i]| = %.5f\n",erro1);
        printf("Erro 2: |f(x[i])| = %.5f\n\n",erro2);
    }

    tf = clock()/(CLOCKS_PER_SEC/1000);

    diff = tf - tin;

    printf("Tempo de Execucao Newton: %d ms\n",(int)diff);

    // Salvar no arquivo texto
    fprintf(fp,"Newton\n");

    if(fa*fb > 0 || der == 0)
        fprintf(fp,"Nao convergiu\n\n");
    else
    {
        fprintf(fp,"Convergiu\n");
        fprintf(fp,"Iteracao: %d\n",i);
        fprintf(fp,"Raiz: %.5lf\n",xi[i]);
        fprintf(fp,"Erro 1: %.5lf\n",erro1);
        fprintf(fp,"Erro 2: %.5lf\n\n",erro2);
    }

    fclose(fp);
    free(xi);
    return 0;
}

int Halley(int N,double a,double b,double e1,double e2,double a0,double a1,double a2,double a3,double a4,double a5)
{
    double erro1 = 1., erro2 = 0., fx, der1, der2, fa, fb;
    double *xi;
    int i = 0;
    FILE *fp;
    clock_t tin, tf, diff;

    tin = clock()/(CLOCKS_PER_SEC/1000);

    xi = (double*)malloc(N*sizeof(double));
    fp = fopen("resultados.txt","a");

    xi[0] = (a+b)/2;

    erro2 = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[0]);
    if(erro2 < 0)
        erro2 = -erro2;

    while(erro1 > e1 && erro2 > e2)
    {
        if(i > N)
        {
            printf("O metodo nao convergiu em %d iteracoes!\n",N);
            return 2;
        }

        //Teorema de Bolzano
        fa = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a);
        fb = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,b);

        if(fa*fb > 0)
        {
            printf("Pelo Teorema de Bolzano, o intervalo nao eh de separacao, entao nao ha raiz \nnesse intervalo!\n");
            break;
        }

        fx = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[i]);
        der1 = d1(a0,a1,a2,a3,a4,xi[i]);
        der2 = d2(a0,a1,a2,a3,a4,xi[i]);

        if(der1 == 0 && der2 == 0)
        {
            printf("As derividas sao zero! O processo nao pode continuar!\n\n");
            break;
        }

        xi[i+1] = xi[i] - (2*fx*der1)/(2*der1*der1 - fx*der2);

        erro1 = xi[i+1] - xi[i];
        if(erro1 < 0)
            erro1 = -erro1;

        erro2 = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[i+1]);
        if(erro2 < 0)
            erro2 = -erro2;

        i++;

        printf("Iteracao: %d\n",i);
        printf("Raiz aproximada: %.5f\n",xi[i]);
        printf("Erro 1: |x[i+1] - x[i]| = %.5f\n",erro1);
        printf("Erro 2: |f(x[i])| = %.5f\n\n",erro2);
    }

    tf = clock()/(CLOCKS_PER_SEC/1000);

    diff = tf - tin;

    printf("Tempo de Execucao: %d ms\n",(int)diff);

    // Salvar no arquivo texto
    fprintf(fp,"Halley\n");

    if(fa*fb > 0 || (der1 == 0 && der2 == 0))
        fprintf(fp,"Nao convergiu\n\n");
    else
    {
        fprintf(fp,"Convergiu\n");
        fprintf(fp,"Iteracao: %d\n",i);
        fprintf(fp,"Raiz: %.5lf\n",xi[i]);
        fprintf(fp,"Erro 1: %.5lf\n",erro1);
        fprintf(fp,"Erro 2: %.5lf\n\n",erro2);
    }

    fclose(fp);
    free(xi);
    return 0;
}

int Bissecao(int N,double a,double b,double e1,double e2,double a0,double a1,double a2,double a3,double a4,double a5)
{
    double erro1 = 1., erro2 = 0., fa, fb, fxi;
    double *xi;
    int i = 0;
    FILE *fp;
    time_t tin, tf, diff;

    tin = clock()/(CLOCKS_PER_SEC/1000);

    xi = (double*)malloc(N*sizeof(double));
    fp = fopen("resultados.txt","a");

    xi[0] = (a+b)/2;

    erro2 = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[0]);
    if(erro2 < 0)
        erro2 = -erro2;

    while(erro1 > e1 && erro2 > e2)
    {
        if(i > N)
            break;

        fa = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,a);
        fb = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,b);
        fxi = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[i]);

        //Teorema de Bolzano
         if(fa*fb > 0)
        {
            printf("Pelo Teorema de Bolzano, o intervalo nao eh de separacao, entao nao ha raiz \nnesse intervalo!\n");
            break;
        }

        if(fa*fxi < 0)
            b = xi[i];
        if(fb*fxi < 0)
            a = xi[i];

        xi[i+1] = (a+b)/2;

        erro1 = xi[i+1] - xi[i];

        if(erro1 < 0)
            erro1 = -erro1;

        erro2 = f(a0,a1,a2,a3,a4,a5,xi[i+1]);
        if(erro2 < 0)
            erro2 = -erro2;

        i++;

        printf("Iteracao: %d\n",i);
        printf("Raiz aproximada: %.5f\n",xi[i]);
        printf("Erro 1: |x[i+1] - x[i]| = %.5f\n",erro1);
        printf("Erro 2: |f(x[i])| = %.5f\n\n",erro2);
    }

    tf = clock()/(CLOCKS_PER_SEC/1000);

    diff = tf - tin;

    printf("Tempo de Execucao: %d ms\n",(int)diff);

    // Salvar no arquivo texto
    fprintf(fp,"Bissecao\n");

    if(fa*fb > 0 || i > N)
        fprintf(fp,"Nao convergiu");
    else
    {
        fprintf(fp,"Convergiu\n");
        fprintf(fp,"Iteracao: %d\n",i);
        fprintf(fp,"Raiz: %.5lf\n",xi[i]);
        fprintf(fp,"Erro 1: %.5lf\n",erro1);
        fprintf(fp,"Erro 2: %.5lf\n\n",erro2);
    }

    fclose(fp);
    free(xi);
    return 0;
}

void calculoArqtext()
{
    double a0, a1, a2, a3, a4, a5;
    double e1, e2;
    double a, b;
    int N, j = 0;
    char inicio;
    FILE *fp,*p;

    fp = fopen("testes.txt","r");

    p = fopen("resultados.txt","w");
    fclose(p);

    for(j = 0;j < NTESTE;j++)
    {
        if(fp == NULL)
        {
           printf("Impossível abrir o arquivo!\n");
           exit(3);
        }
        else
        {

            printf("\t\tTESTE %d\n\n",j+1);

            fscanf(fp,"%lf",&a0);
            printf("a0: %.5lf\n",a0);

            fscanf(fp,"%lf",&a1);
            printf("a1: %.5lf\n",a1);

            fscanf(fp,"%lf",&a2);
            printf("a2: %.5lf\n",a2);

            fscanf(fp,"%lf",&a3);
            printf("a3: %.5lf\n",a3);

            fscanf(fp,"%lf",&a4);
            printf("a4: %.5lf\n",a4);

            fscanf(fp,"%lf",&a5);
            printf("a5: %.5lf\n",a5);

            fscanf(fp,"%d",&N);
            printf("N: %d\n",N);

            fscanf(fp,"%lf",&e1);
            printf("e1: %.5lf\n",e1);

            fscanf(fp,"%lf",&e2);
            printf("e2: %.5lf\n",e2);

            fscanf(fp,"%lf",&a);
            printf("a: %.5lf\n",a);

            fscanf(fp,"%lf",&b);
            printf("b: %.5lf\n\n",b);

            printf("Iniciar?\n");
            fflush(stdin);
            scanf("%c",&inicio);

            printf("----------------------------------------\n\n");
            printf("\t\t1 - Método de Newton-Raphson\n\n");
            NewtonRaphson(N,a,b,e1,e2,a0,a1,a2,a3,a4,a5);
            printf("----------------------------------------\n\n");
            getch();

            printf("----------------------------------------\n\n");
            printf("\t\t2 - Método de Halley\n\n");
            Halley(N,a,b,e1,e2,a0,a1,a2,a3,a4,a5);
            printf("----------------------------------------\n\n");
            getch();

            printf("----------------------------------------\n\n");
            printf("\t\t3 - Método da Bissecao\n\n");
            Bissecao(N,a,b,e1,e2,a0,a1,a2,a3,a4,a5);
            printf("----------------------------------------\n\n");
            getch();

        }
    }
    fclose(fp);
}

void calculoUsuario()
{
    double a0, a1, a2, a3, a4, a5;
    double e1, e2;
    double a, b;
    int N;
    char inicio;
    FILE *p;

    //Limpar o arquivo
    p = fopen("resultados.txt","w");
    fclose(p);

    //Coeficientes
    printf("Entre os coeficientes:\na0: ");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&a0);

    printf("a1: ");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&a1);

    printf("a2: ");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&a2);

    printf("a3: ");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&a3);

    printf("a4: ");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&a4);

    printf("a5: ");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&a5);

    // Intervalo de Separação
    printf("Qual o intervalo de separacao?\na: ");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&a);

    printf("b: ");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&b);

    //Erros
    printf("Qual o erro 1: |x[i+1] - x[i]|? \n");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&e1);

    printf("Qual o erro 2: |f(x[i])|? \n");
    fflush(stdin);
    scanf("%lf",&e2);

    //Número Máximo de Iterações
    printf("Qual o numero maximo de iteracoes?\n");
    fflush(stdin);
    scanf("%d",&N);

    printf("Iniciar?\n");
    fflush(stdin);
    scanf("%c",&inicio);

    printf("----------------------------------------\n\n");
    printf("\t\t1 - Método de Newton-Raphson\n\n");
    NewtonRaphson(N,a,b,e1,e2,a0,a1,a2,a3,a4,a5);
    printf("----------------------------------------\n\n");
    getch();

    printf("----------------------------------------\n\n");
    printf("\t\t2 - Método de Halley\n\n");
    Halley(N,a,b,e1,e2,a0,a1,a2,a3,a4,a5);
    printf("----------------------------------------\n\n");
    getch();

    printf("----------------------------------------\n\n");
    printf("\t\t3 - Método da Bissecao\n\n");
    Bissecao(N,a,b,e1,e2,a0,a1,a2,a3,a4,a5);
    printf("----------------------------------------\n\n");
    getch();
}

int main()
{
    int opcao;


    printf("Este eh um programa para calcular raizes da funcao\n\n\ta0cos(a1*x) + a2sen(a3*x) + e^(a4*x) + a5\n\n");

    while(1)
    {
        printf("Menu:\n1-Entrada do usuario\n2-Testes com arquivo texto\n3-Finalizar programa\n\n");
        printf("Escolha uma opcao: ");
        scanf("%d",&opcao);

        switch(opcao)
        {
            case 1:
                calculoUsuario();
                break;
            case 2:
                calculoArqtext();
                break;
            case 3:
                printf("Muito obrigado por usar o programa!\n\n");
                getch();
                exit(1);

        }
    }
    return 0;
}