// Mebius.cpp: определяет точку входа для приложения.
	//

	#include "stdafx.h"
	#include "Mebius.h"
	#define _USE_MATH_DEFINES
	#include <cmath>

	const int Z_SIZE = 2000;
	double z_buffer[Z_SIZE][Z_SIZE];

	#define MAX_LOADSTRING 100
	//#define ISOMETRIC

	void proj(double x, double y, double z, double &xx, double &yy) {
	#ifdef ISOMETRIC
		xx = (y - x) * sqrt(3) / 2.0;
		yy = (x + y) / 2.0 - z;
	#else
		xx = -x / (2.0 * sqrt(2)) + y;
		yy = x / (2.0 * sqrt(2)) - z;
	#endif
	}

	void Mebius(double u, double v, double R, double W, double &x, double &y, double &z) {
		x = (R + v / 2.0 * cos(u / 2.0)) * cos(u);
		y = (R + v / 2.0 * cos(u / 2.0)) * sin(u);
		z = v / 2.0 * sin(u / 2.0);
	}

	double n_x(double R, double u, double v) {

		double x_result;
		x_result = -1.0L / 2.0L*R*pow(sin(u), 2)*cos((1.0L / 2.0L)*u) - 1.0L / 2.0L*R*cos((1.0L / 2.0L)*u)*pow(cos(u), 2) - 1.0L / 4.0L*v*pow(sin(u), 2)*pow(cos((1.0L / 2.0L)*u), 2) - 1.0L / 4.0L*v*pow(cos((1.0L / 2.0L)*u), 2)*pow(cos(u), 2);
		return x_result;

	}

	double n_y(double R, double u, double v) {

		double y_result;
		y_result = (1.0L / 2.0L)*R*sin((1.0L / 2.0L)*u)*cos(u) - 1.0L / 8.0L*v*pow(sin((1.0L / 2.0L)*u), 2)*sin(u) + (1.0L / 4.0L)*v*sin((1.0L / 2.0L)*u)*cos((1.0L / 2.0L)*u)*cos(u) - 1.0L / 8.0L*v*sin(u)*pow(cos((1.0L / 2.0L)*u), 2);
		return y_result;

	}

	double n_z(double R, double u, double v) {

		double z_result;
		z_result = (1.0L / 2.0L)*R*sin((1.0L / 2.0L)*u)*sin(u) + (1.0L / 8.0L)*v*pow(sin((1.0L / 2.0L)*u), 2)*cos(u) + (1.0L / 4.0L)*v*sin((1.0L / 2.0L)*u)*sin(u)*cos((1.0L / 2.0L)*u) + (1.0L / 8.0L)*v*pow(cos((1.0L / 2.0L)*u), 2)*cos(u);
		return z_result;

	}

	// Глобальные переменные:
	HINSTANCE hInst;								// текущий экземпляр
	TCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING];					// Текст строки заголовка
	TCHAR szWindowClass[MAX_LOADSTRING];			// имя класса главного окна

	// Отправить объявления функций, включенных в этот модуль кода:
	ATOM				MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
	BOOL				InitInstance(HINSTANCE, int);
	LRESULT CALLBACK	WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
	INT_PTR CALLBACK	About(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);

	int APIENTRY _tWinMain(_In_ HINSTANCE hInstance,
						 _In_opt_ HINSTANCE hPrevInstance,
						 _In_ LPTSTR    lpCmdLine,
						 _In_ int       nCmdShow)
	{
		UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
		UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);

 		// TODO: разместите код здесь.
		MSG msg;
		HACCEL hAccelTable;

		// Инициализация глобальных строк
		LoadString(hInstance, IDS_APP_TITLE, szTitle, MAX_LOADSTRING);
		LoadString(hInstance, IDC_MEBIUS, szWindowClass, MAX_LOADSTRING);
		MyRegisterClass(hInstance);

		// Выполнить инициализацию приложения:
		if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
		{
			return FALSE;
		}

		hAccelTable = LoadAccelerators(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDC_MEBIUS));

		// Цикл основного сообщения:
		while (GetMessage(&msg, NULL, 0, 0))
		{
			if (!TranslateAccelerator(msg.hwnd, hAccelTable, &msg))
			{
				TranslateMessage(&msg);
				DispatchMessage(&msg);
			}
		}

		return (int) msg.wParam;
	}



	//
	//  ФУНКЦИЯ: MyRegisterClass()
	//
	//  НАЗНАЧЕНИЕ: регистрирует класс окна.
	//
	ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
	{
		WNDCLASSEX wcex;

		wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);

		wcex.style			= CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
		wcex.lpfnWndProc	= WndProc;
		wcex.cbClsExtra		= 0;
		wcex.cbWndExtra		= 0;
		wcex.hInstance		= hInstance;
		wcex.hIcon			= LoadIcon(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_MEBIUS));
		wcex.hCursor		= LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
		wcex.hbrBackground	= (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1);
		wcex.lpszMenuName	= MAKEINTRESOURCE(IDC_MEBIUS);
		wcex.lpszClassName	= szWindowClass;
		wcex.hIconSm		= LoadIcon(wcex.hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_SMALL));

		return RegisterClassEx(&wcex);
	}

	//
	//   ФУНКЦИЯ: InitInstance(HINSTANCE, int)
	//
	//   НАЗНАЧЕНИЕ: сохраняет обработку экземпляра и создает главное окно.
	//
	//   КОММЕНТАРИИ:
	//
	//        В данной функции дескриптор экземпляра сохраняется в глобальной переменной, а также
	//        создается и выводится на экран главное окно программы.
	//
	BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
	{
	   HWND hWnd;

	   hInst = hInstance; // Сохранить дескриптор экземпляра в глобальной переменной

	   hWnd = CreateWindow(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
		  CW_USEDEFAULT, 0, 1000, 1000, NULL, NULL, hInstance, NULL);

	   if (!hWnd)
	   {
		  return FALSE;
	   }

	   ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
	   UpdateWindow(hWnd);

	   return TRUE;
	}

	//
	//  ФУНКЦИЯ: WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM)
	//
	//  НАЗНАЧЕНИЕ:  обрабатывает сообщения в главном окне.
	//
	//  WM_COMMAND	- обработка меню приложения
	//  WM_PAINT	-Закрасить главное окно
	//  WM_DESTROY	 - ввести сообщение о выходе и вернуться.
	//
	//
	LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
	{
		int wmId, wmEvent;
		PAINTSTRUCT ps;
		HDC hdc;
		RECT rect;
		GetClientRect(hWnd, &rect);
		const int w = rect.right - rect.left;
		const int T = 2000;
		const int h = rect.bottom - rect.top;
		const int u_size = 30;
		const int v_size = 10;

		int X, Y, X0, Y0;
		double R = 2.0, W = .8;
		double u, v, x, y, z, xx, yy, nx, ny, nz;
		double prev_x, prev_y, prev_z;
		double const L = 3.0;
		double max_xx = L, max_yy = L, min_xx = -L, min_yy = -L;


		switch (message)
		{
		case WM_COMMAND:
			wmId    = LOWORD(wParam);
			wmEvent = HIWORD(wParam);
			// Разобрать выбор в меню:
			switch (wmId)
			{
			case IDM_ABOUT:
				DialogBox(hInst, MAKEINTRESOURCE(IDD_ABOUTBOX), hWnd, About);
				break;
			case IDM_EXIT:
				DestroyWindow(hWnd);
				break;
			default:
				return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
			}
			break;
		case WM_PAINT:
			hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
			// TODO: добавьте любой код отрисовки...
			proj(0, 0, 0, xx, yy);
			X0 = w * (xx - min_xx) / (max_xx - min_xx);
			Y0 = h * (yy - min_yy) / (max_yy - min_yy);

			proj(1, 0, 0, xx, yy);
			X = w * (xx - min_xx) / (max_xx - min_xx);
			Y = h * (yy - min_yy) / (max_yy - min_yy);
			MoveToEx(hdc, X0, Y0, NULL); LineTo(hdc, X, Y);

			proj(0, 1, 0, xx, yy);
			X = w * (xx - min_xx) / (max_xx - min_xx);
			Y = h * (yy - min_yy) / (max_yy - min_yy);
			MoveToEx(hdc, X0, Y0, NULL); LineTo(hdc, X, Y);

			proj(0, 0, 1, xx, yy);
			X = w * (xx - min_xx) / (max_xx - min_xx);
			Y = h * (yy - min_yy) / (max_yy - min_yy);
			MoveToEx(hdc, X0, Y0, NULL); LineTo(hdc, X, Y);

			for (int j = 0; j <= T; j++) {
				for (int i = 0; i <= T; i++) {
					u = 2.0 * M_PI / (double)T * (double)i;
					v = 2.0 * W / (double)T * (double)j - W;
					Mebius(u, v, R, W, x, y, z);
					proj(x, y, z, xx, yy);
					X = w * (xx - min_xx) / (max_xx - min_xx);
					Y = h * (yy - min_yy) / (max_yy - min_yy);
					z_buffer[X][Y] = x;
				}
			}


			for (int j = 0; j <= T; j++) {
				for (int i = 0; i <= T; i++) {
					u = 2.0 * M_PI / (double)T * (double)i;
					v = 2.0 * W / (double)T * (double)j - W;
					Mebius(u, v, R, W, x, y, z);
					proj(x, y, z, xx, yy);
					X = w * (xx - min_xx) / (max_xx - min_xx);
					Y = h * (yy - min_yy) / (max_yy - min_yy);
					z_buffer[X][Y] = max(x, z_buffer[X][Y]);
				}
			}

			for (int j = 0; j <= v_size; j++) {
				for (int i = 0; i <= T; i++) {
					u = 2.0 * M_PI / (double)T * (double)i;
					v = 2.0 * W / (double)v_size * (double)j - W;
					Mebius(u, v, R, W, x, y, z);
					proj(x, y, z, xx, yy);
					X = w * (xx - min_xx) / (max_xx - min_xx);
					Y = h * (yy - min_yy) / (max_yy - min_yy);
					if (abs(z_buffer[X][Y] - x) < 0.1) {
						if (n_x(R, u, v) + 2.0 * sqrt(2.0) * n_y(R, u, v) + n_z(R, u, v) > 0)
							SetPixel(hdc, X, Y, RGB(0, 0, 255));
						else
							SetPixel(hdc, X, Y, RGB(0, 120, 0));
					}
				}
			}

			for (int i = 0; i <= u_size; i++) {
				for (int j = 0; j <= 2000; j++) {
					u = 2.0 * M_PI / (double)u_size * (double)i;
					v = 2.0 * W / (double)2000 * (double)j - W;
					x = (R + v / 2.0 * cos(u / 2.0)) * cos(u);
					y = (R + v / 2.0 * cos(u / 2.0)) * sin(u);
					z = v / 2.0 * sin(u / 2.0);
					proj(x, y, z, xx, yy);
					X = w * (xx - min_xx) / (max_xx - min_xx);
					Y = h * (yy - min_yy) / (max_yy - min_yy);
					if (abs(z_buffer[X][Y] - x) < 0.1) {
						if (n_x(R, u, v) + 2.0 * sqrt(2.0) * n_y(R, u, v) + n_z(R, u, v) > 0)
							SetPixel(hdc, X, Y, RGB(0, 0, 255));
						else
							SetPixel(hdc, X, Y, RGB(0, 120, 0));
					}
				}
			}

			EndPaint(hWnd, &ps);
			break;
		case WM_DESTROY:
			PostQuitMessage(0);
			break;
		default:
			return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
		}
		return 0;
	}

	// Обработчик сообщений для окна "О программе".
	INT_PTR CALLBACK About(HWND hDlg, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
	{
		UNREFERENCED_PARAMETER(lParam);
		switch (message)
		{
		case WM_INITDIALOG:
			return (INT_PTR)TRUE;

		case WM_COMMAND:
			if (LOWORD(wParam) == IDOK || LOWORD(wParam) == IDCANCEL)
			{
				EndDialog(hDlg, LOWORD(wParam));
				return (INT_PTR)TRUE;
			}
			break;
		}
		return (INT_PTR)FALSE;
	}