#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <fstream>
#include <iomanip>


using namespace std;

typedef vector<vector<int>> TSquare;


int inputDoubleEvenNumber(const int MIN_NUMBER, const int MAX_NUMBER) {
    bool IsIncorrect;
    int Number;
    string Input = "";

    do {
        getline(cin, Input);
        IsIncorrect = false;
        try {
            Number = stoi(Input);
        }
        catch (invalid_argument ex) {
            cout << "Введите число:\n";
            IsIncorrect = true;
        }
        catch (out_of_range ex) {
            cout << "Число не должно быть меньше " << MIN_NUMBER << " и больше, чем "
                << MAX_NUMBER << "\n";
            IsIncorrect = true;
        }
        if (!IsIncorrect && (Number <  MIN_NUMBER || Number > MAX_NUMBER)) {
            cout << "Число не должно быть меньше " << MIN_NUMBER << " и больше, чем "
                << MAX_NUMBER << "\n";
            IsIncorrect = true;
        }
        if (!IsIncorrect && ((Number % 4) != 0)) {
            cout << "Число должно делиться на 4.\n";
            IsIncorrect = true;
        }
    } while (IsIncorrect);

    return Number;
}


int inputIntegerNumber(const int MIN_NUMBER, const int MAX_NUMBER) {
    bool IsIncorrect;
    int Number;
    string Input = "";

    do {
        getline(cin, Input);
        IsIncorrect = false;
        try {
            Number = stoi(Input);
        }
        catch (invalid_argument ex) {
            cout << "Введите число:\n";
            IsIncorrect = true;
        }
        catch (out_of_range ex) {
            cout << "Число не должно быть меньше " << MIN_NUMBER << " и больше, чем "
                << MAX_NUMBER << "\n";
            IsIncorrect = true;
        }
        if (!IsIncorrect && (Number <  MIN_NUMBER || Number > MAX_NUMBER)) {
            cout << "Число не должно быть меньше " << MIN_NUMBER << " и больше, чем "
                << MAX_NUMBER << "\n";
            IsIncorrect = true;
        }
    } while (IsIncorrect);

    return Number;
}


bool checkPermissionForWriting(const string& PathToFile) {
    bool Flag;
    ofstream FileOut(PathToFile);
    if (FileOut.is_open()) {
        FileOut.close();
        Flag = true;
    }
    else {
        cout << "Файл не доступен для записи.\n";
        Flag = false;
    }
    return Flag;
}


bool checkExtension(const string& PathToFile) {
    const string extension = "txt";
    bool Flag;

    if (PathToFile.length() > 4 && PathToFile.substr(PathToFile.length() - 3) == extension) {
        Flag = true;
    }
    else {
        cout << "Неверное расширение.\n";
        Flag = false;
    }

    return Flag;
}


const string inputPathToFileForWriting() {
    string PathToFile;

    do {
        cout << "Введите путь к файлу для записи: \n";
        getline(cin, PathToFile);
    } while (!checkExtension(PathToFile) || !checkPermissionForWriting(PathToFile));

    return PathToFile;
}


int findSum(TSquare& MagicSquare) {
    int Sum = 0;
    int Size = MagicSquare.size();

    for (int j = 0; j < Size; j++)
        Sum += MagicSquare[0][j];
    return Sum;
}


void saveToFile(TSquare MagicSquare){
    if (MagicSquare.size() != 1) {
        string path = inputPathToFileForWriting();
        ofstream fileOut;
        fileOut.open(path, ios::trunc);
        int Sum = findSum(MagicSquare);

        fileOut << "Магический квадрат:\n";
        for (int i = 0; i < MagicSquare.size(); i++) {
            for (int j = 0; j < MagicSquare[i].size(); j++)
                fileOut << setw(4) << MagicSquare[i][j] << " ";
            fileOut << '\n';
        }
        fileOut << "Сумма элемнетов на каждой линии: " << to_string(Sum);

        fileOut.close();
        cout << "Информация записана в файл.\n";
    }
    else
        cout << "Магический квадрат не построен.\n";
}


void printSquare(TSquare& Square) {
    for (int i = 0; i < Square.size(); i++) {
        for (int j = 0; j < Square[i].size(); j++)
            cout << setw(4) << Square[i][j] << " ";
        cout << '\n';
    }
}


void buildSquare(TSquare& StartSquare, int Size) {
    StartSquare.resize(Size);

    for (int i = 0; i < Size; i++) {
        StartSquare[i].resize(Size);
    }
}


void fillLowerPartOfFirstSquare(TSquare& FirstLatinSquare) {
    int Size = FirstLatinSquare.size();

    for (int i = (Size / 2); i < Size; i++)
        for (int j = 0; j < Size; j++) {
            if ((j % 2) == 0)
                FirstLatinSquare[i][j] = Size - i - 1;
            else
                FirstLatinSquare[i][j] = i;
        }
}


void fillUpperPartOfFirstSquare(TSquare& FirstLatinSquare) {
    int Size = FirstLatinSquare.size();

    for (int i = 0; i < (Size / 2); i++)
        for (int j = 0; j < Size; j++) {
            FirstLatinSquare[i][j] = FirstLatinSquare[Size / 2 + i][Size - j - 1];
        }
}


void receiveSecondLatinSquare(TSquare& FirstLatinSquare, TSquare& SecondLatinSquare) {
    int Size = FirstLatinSquare.size();

    for (int i = (Size - 1); i > -1; i--)
        for (int j = 0; j < Size; j++)
            SecondLatinSquare[j][Size - i - 1] = FirstLatinSquare[i][j];
}


TSquare receiveResultSquare(TSquare& FirstLatinSquare, TSquare& SecondLatinSquare, TSquare& MagicSquare) {
    int Size = FirstLatinSquare.size();

    for (int i = 0; i < Size; i++)
        for (int j = 0; j < Size; j++)
            MagicSquare[i][j] = Size * FirstLatinSquare[i][j] + SecondLatinSquare[i][j] + 1;

    return MagicSquare;
}


void receiveMagicSquare(TSquare& MagicSquare, int* Sum) {
    cout << "Введите порядок магического квадрата: ";
    int Size = inputDoubleEvenNumber(4, 40);

    TSquare FirstLatinSquare;
    buildSquare(FirstLatinSquare, Size);

    cout << "\n\nЗаполненная нижняя половина первого латинского квадрата:\n\n";
    fillLowerPartOfFirstSquare(FirstLatinSquare);
    printSquare(FirstLatinSquare);

    cout << "\n\nПервый латинский квадрат:\n\n";
    fillUpperPartOfFirstSquare(FirstLatinSquare);
    printSquare(FirstLatinSquare);

    cout << "\n\nВторой латинский квадрат:\n\n";
    TSquare SecondLatinSquare;
    buildSquare(SecondLatinSquare, Size);
    receiveSecondLatinSquare(FirstLatinSquare, SecondLatinSquare);
    printSquare(SecondLatinSquare);

    buildSquare(MagicSquare, Size);
    receiveResultSquare(FirstLatinSquare, SecondLatinSquare, MagicSquare);
    cout << "\n\nМагический квадрат:\n\n";
    printSquare(MagicSquare);
    *Sum = findSum(MagicSquare);
    cout << "\nСумма элементов на каждой линии: " << *Sum << '\n';
}


int main() {
    system("chcp 1251");
    cout << "Данная программа строит магический квадрат латинским способом.\n";
    bool IsEnd = false;
    int CurrentInstruction;
    TSquare MagicSquare;
    int Sum = 0;
    MagicSquare.resize(1);

    cout << "Выберите команду:\n1 - построить магический квадрат;\n2 - сохранить его в файл;\n3 - завершить программу.\n";
    do {
        cout << "Введите команду:\n";
        CurrentInstruction = inputIntegerNumber(1, 3);
        switch (CurrentInstruction) {
        case 1: {
            receiveMagicSquare(MagicSquare, &Sum);
            break;
        }
        case 2: {
            saveToFile(MagicSquare);
            break;
        }
        case 3: {
            IsEnd = true;
            break;
        }
        default: {
            cout << "Неизвестная команда.\n";
        }
        }
    } while (!IsEnd);

    cout << "Программа завершена";
}