//Projekt c.2
//Vytvoril: Lukas Novak
//Login: xnovak1t
//1.rocnik BIT
//Akademicky rok 2015/2016
//Skupina c.32

//include soubory
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h> //vyuzivam pro logaritmus a konstanty NAN a INFINITY

//Funkce projektu

//Funkce taylor_log pro vypocet prirozeneho logaritmu pomoci taylorova polynomu
double taylor_log(double x, unsigned int n);

//Funkce cfrac_log pro vypocet prirozeneho logaritmu pomoci zretezeneho zlomku
double cfrac_log(double x, unsigned int n);

//Funkce pro vypsani logaritmu po zadani "--log"
void vypis_logaritmu(double x, unsigned int n);

//Funkce cfrac_iter, ktera pocita pocet iteraci pomoci zretezeneho zlomku
int cfrac_iter(double max, double min, double eps);

//Funkce taylor_iter, která pocita pocet iteraci pomoci taylorova polynomu
int taylor_iter(double max, double min, double eps);

//Funkce pro vypsani logaritmu po zadani "--iter"
void vypis_iterace(double min,double max,double eps);


//Hlavni program projektu
int main(int argc,char *argv[]) //Vstupem jsou argumenty
{
 char *Err;
 if((argc < 4) && (argc > 5)) //zjistovani pocet argumentu, pokud je mene ja 4 nebo vice jak 5 ukonci se program
 {
   printf("Nebyl zadan spravny vstup" );
   return 1;
 }

 if(argc == 4) // Pokud jsou 4 argumenty, pokracuje se
 {
   if(!(strcmp(argv[1],"--log"))) //porovnava prvni argument s retezcem "--log"
   {
     double x = strtod(argv[2],&Err);
     if(Err == argv[2])
     {
       printf("na vstupu neni cislo ");
       return 1;
     }
     unsigned int pocet_clenu = strtol(argv[3], &Err, 10);
     if(Err == argv[3])
     {
       printf("na vstupu neni cislo ");
       return 1;
     }
     vypis_logaritmu(x,pocet_clenu); // Zde se vypise logaritmus
   }
 }

 if(argc == 5) //Pokud je argumentu 5, pokracuje
 {
   if(!(strcmp(argv[1],"--iter"))) // porovnava prvni argument s retezcem "--iter"
   {
     double min= strtod(argv[2],&Err);
     if(Err == argv[2])
     {
       printf("na vstupu neni cislo");
       return 1;
     }
     double max= strtod(argv[3],&Err);
     if(Err == argv[3])
     {
       printf("na vstupu neni cislo");
       return 1;
     }
     double eps= strtod(argv[4],&Err);
     if(Err == argv[4])
     {
       printf("na vstupu neni cislo");
       return 1;
     }
    vypis_iterace(min,max,eps); // Zde se vypise pocet iteraci
   }
 }
 return 0;
}



//Funkce pro vypsani logaritmu po zadani "--log"
void vypis_logaritmu(double x, unsigned int n)
{
 printf("       log(%.4g)= %.12g\n", x, log(x));
 printf("    cf_log(%.4g)= %.12g\n", x, cfrac_log(x, n));
 printf("taylor_log(%.4g)= %.12g\n", x, taylor_log(x, n));

}

//Funkce pro vypsani logaritmu po zadani "--iter"
void vypis_iterace(double min, double max, double eps)
{
 printf("       log(%4g) = %.12g\n",min, log(min));
 printf("       log(%4g) = %.12g\n",max, log(max));
 int n= cfrac_iter(min, max, eps);
 printf("continued fraction iterations = %d\n",cfrac_iter(min, max, eps));
 printf("    cf_log(%4g) = %.12g\n",min, cfrac_log(min, n));
 printf("    cf_log(%4g) = %.12g\n",max, cfrac_log(max, n));
 n=taylor_iter(min,max,eps);
 printf("taylor polynomial iterations = %d\n",taylor_iter(min ,max, eps));
 printf("taylor_log(%4g) = %.12g\n",min, taylor_log(min, n));
 printf("taylor_log(%4g) = %.12g\n",max, taylor_log(max, n));
}

//Funkce taylor_log pro vypocet prirozeneho logaritmu pomoci taylorova polynomu
double taylor_log(double x, unsigned int n)
{
 long long i=1;
 double t=1.0;
 double taylor=0.0;
 if(x == 0) //pokud log(0) = -infinity
    return -INFINITY;
 if(x < 0) // pokud log(x<0) = NAN
    return NAN;

 if(x>0 && x<=1) // pro log(x>0) a zaroven (x<=1)
 {
   while(i<n) // dokud promena i nebude vetsi jak n
   {
     t*=(1.0-x);
     t/=i;
     taylor-=t;
     t*=i;
     i++;
   }
 }

 if(x > 1) //pro log(x>1)
 {
   while(i<n) // dokud promena i nebude vetsi jak n
   {
     t=(t*(x-1)/x)/i;
     taylor+=t;
     t*=i;
     i++;
   }
  }
  return taylor;
}

//Funkce cfrac_iter, ktera pocita pocet iteraci pomoci zretezeneho zlomku
double cfrac_log(double x, unsigned int n)
{
 double zlomek = 0;
 double celeCislo = 0.0;
 double vysledek = 0.0;
 unsigned int i;
 double citatel = 0.0;

 if(x == 0) //pokud log(0) = -infinity
    return -INFINITY;
 if(x < 0) // pokud log(x<0) = NAN
    return NAN;

 x=(1-x)/(1+x);

 for (i = n; i >= 1; i--) // Cyklus for dekrementuje promenou i a skonci kdyz i se bude rovnat 1
 {
  citatel=(i*x)*(i*x);
  celeCislo=(i + 1)*2-1;
  zlomek = citatel / (celeCislo - zlomek);
 }
 vysledek= 2*x/(1.0-zlomek);
 return -vysledek;
}

//Funkce cfrac_iter, ktera pocita pocet iteraci pomoci zretezeneho zlomku
int cfrac_iter(double max, double min, double eps)
{
 unsigned int n=1;
 while ((fabs(cfrac_log(max,n) - log(max))) > (eps))
    n++;

 unsigned int m=1;
 while ((fabs(cfrac_log(min,m) - log(min))) > (eps))
    m++;
 if(m>n)
   n=m;
 return n;
}

//Funkce taylor_iter, která pocita pocet iteraci pomoci taylorova polynomu
int taylor_iter(double max, double min, double eps)
{
 unsigned int n=1;
 while(fabs(taylor_log(max,n)-log(max)) > (eps))
    n++;

 unsigned int m=1;
 while(fabs(taylor_log(min,m)-log(min)) > (eps))
    m++;

 if(m>n)
   n = m;
 return n;
}