#include <time.h>
#include <omp.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <vector>

#define ANSI_COLOR_RESET     "\x1b[0m"
#define ANSI_COLOR_DEAD      "\x1b[34m"
#define ANSI_COLOR_POPULATION_1 "\x1b[31m"
#define ANSI_COLOR_POPULATION_2 "\x1b[32m"

/*
Opis programu:
Konsola pokazuje dwie populacje które mają są losowo rozstawione w tablicy
dwóch wątków się używa żeby policzyć stan tablicy do następnej iteracji
jeden wątek jedzie tablicę od góry a drugi od dołu
co wiersz obydwa wątki zakładają mmutexa i sprawdzają czy sa na tym samym wierszu
jeśli są to jeden robi break
a drugi dokańcza robotę
i przechodzimy do kolejnej iteracji
*/

// na pełny ekran 1440x900 optymalny rozmiar to około 54x175

const int X = 54;   // wiersze
const int Y = 175;  // kolumny
const int CELL_COUNT = X * Y; //liczba komorek

const int ITERATION_COUNT = 200; //liczba iteracji - czas trwania symulacji
const double TIME_INTERVAL = 0.75f;   // in seconds (co ile ma iść następna iteracja)

const int DEAD_FIELD = 0, FIRST_POPULATION = 1, SECOND_POPULATION = 2;

char tab[2][X + 2][Y + 2];

void clearTable(char tab[2][X + 2][Y + 2], int layer);
void initTable(char tab[2][X + 2][Y + 2], int layer, int percentage, int populationId);
char setCellState(const char tab[2][X + 2][Y + 2], int row, int col, int whichLayer);
void printTable(const char tab[2][X + 2][Y + 2], int whichLayer);
void clear_screen();

int t1_currentRow, t2_currentRow;
bool threadsMet = false; // Informuje czy wątki się spotkały (są w tym samym wierszu tablicy) w danej iteracji

int main()
{
	omp_set_num_threads(2); //omp - ustawienie liczby wątkow
	srand((unsigned int)time(NULL));
	initTable(tab, 0, 50, FIRST_POPULATION);
	initTable(tab, 0, 50, SECOND_POPULATION);
	printf("Zmaksymalizuj ekran i nacisnij enter...");
	getchar();
	printTable(tab, 0);

	double programTimestart = omp_get_wtime();
	double start = 0;

	// ####################################   MAIN LOOP ######################################
	//zagniezdzone rownoleglosci (rekurencyjne wywolywanie powoduje zwiekszenie sie watkow)
	//np. 4 razy wywolane z ustawionymi dwoma watkami na samym poczatku - 2^4=16
	omp_set_nested(true);
	//za pomoca omp_lock_t tworzymy zmienna do sekcji krytycznych (lock'ow)
	omp_lock_t lock;
	omp_init_lock(&lock);
	for (int t = 0; t < ITERATION_COUNT; t++) {
		clear_screen();
		start = omp_get_wtime();

		while (true)    // odczekaj TIME_INTERVAL
			if (omp_get_wtime() - start > TIME_INTERVAL) break;

		//rozpoczecie rownleglosci.
#pragma omp parallel
		{
			//przypisanie niezaleznych od siebie blokow kodu.
#pragma omp sections
			{
				// Jeden wątek sprawdza komórki od góry...
#pragma omp section
				{
					for (int i = 1; i <= X; i++) {
						t1_currentRow = i;
						for (int j = 1; j <= Y; j++)
							tab[(t + 1) % 2][i][j] = setCellState(tab, i, j, t % 2);

						//sekcja krytyczna
						omp_set_lock(&lock);
						//sprawdza czy watki maja takie same zmienne t1.... i t2...
#pragma omp flush(t1_currentRow, t2_currentRow)
						if (threadsMet) {
							omp_unset_lock(&lock);
							//koniec sekcji krytycznej
							break;
						}
						// Sprawdź czy wątki są na tym samym wierszu
						threadsMet = (t2_currentRow - t1_currentRow < 1 && t2_currentRow - t1_currentRow >= 0);
						omp_unset_lock(&lock);
					} // for (int i = 1; i <= X; i++)
				} // #pragma omp section

				  // ...a drugi od dołu
#pragma omp section
				{
					for (int k = X; k >= 1; k--) {
						t2_currentRow = k;
						for (int l = Y; l >= 1; l--)
							tab[(t + 1) % 2][k][l] = setCellState(tab, k, l, t % 2);

						omp_set_lock(&lock);
#pragma omp flush(t1_currentRow, t2_currentRow)
						if (threadsMet) {
							omp_unset_lock(&lock);
							break;
						}
						// sprawdz czy wątki są na tym samym wierszu
						if ((t2_currentRow - t1_currentRow) == 0)
							threadsMet = true;
						omp_unset_lock(&lock);
					} // for (int k = X ; k >= 1; k--)
				} // #pragma omp section
			}   // #pragra omp sections
		}   // #pragma omp parallel
		threadsMet = false;
		t2_currentRow = X;
		t1_currentRow = 1;

		printTable(tab, (t + 1) % 2);
	} // for (int t = 0; t < ITERATION_COUNT; t++)
	  // ####################################   MAIN LOOP ###################################### END

	double programTimestop = omp_get_wtime();
	printf("Elapsed time: %f\n", programTimestop - programTimestart);

	omp_destroy_lock(&lock);
	return EXIT_SUCCESS;
}


void clear_screen() {
	printf("\033[H\033[J");
}

void initTable(char tab[2][X + 2][Y + 2], int layer, int percentage, int population)
{
	for (int i = 1; i < X; i++)
		for (int j = 1; j < Y; j++)
			if ((rand() % percentage) == (percentage-1))   // zamiast 9 może być dowolona liczba od 0 do percentage - 1
				tab[layer][i][j] = population;
}

char setCellState(const char tab[2][X + 2][Y + 2], int row, int col, int layer)
{
	std::vector<int> populationCount(SECOND_POPULATION + 1, 0);
	populationCount[tab[layer][row - 1][col]]++;
	populationCount[tab[layer][row - 1][col + 1]]++;
	populationCount[tab[layer][row][col - 1]]++;
	populationCount[tab[layer][row][col + 1]]++;
	populationCount[tab[layer][row + 1][col - 1]]++;
	populationCount[tab[layer][row + 1][col]]++;
	populationCount[tab[layer][row + 1][col + 1]]++;
	populationCount[tab[layer][row - 1][col - 1]]++;

	bool population1Lives = (populationCount[FIRST_POPULATION] == 2 || populationCount[FIRST_POPULATION] == 3);
	bool population2Lives = (populationCount[SECOND_POPULATION] == 2 || populationCount[SECOND_POPULATION] == 3);
	int randomFactor = rand() % 2 + 1;

	return (!population1Lives && !population2Lives) ? DEAD_FIELD :
		(population1Lives && !population2Lives) ? FIRST_POPULATION :
		(!population1Lives && population2Lives) ? SECOND_POPULATION :
		(randomFactor == 0) ? FIRST_POPULATION : SECOND_POPULATION;
}

void printTable(const char tab[2][X + 2][Y + 2], int layer)
{
	for (int i = 1; i <= X; i++) {
		for (int j = 1; j <= Y; j++) {
			switch (tab[layer][i][j])
			{
			case FIRST_POPULATION:
				printf(ANSI_COLOR_POPULATION_1 "x" ANSI_COLOR_RESET);
				break;
			case SECOND_POPULATION:
				printf(ANSI_COLOR_POPULATION_2 "x" ANSI_COLOR_RESET);
				break;
			default:
				printf(ANSI_COLOR_DEAD "o" ANSI_COLOR_RESET);
				break;
			}
		}
		printf("\n");
	}
}

void clearTable(char tab[2][X + 2][Y + 2], int layer)
{
	for (int i = 1; i < X; i++)
		for (int j = 1; j < Y; j++)
			tab[layer][i][j] = DEAD_FIELD;
}