/*
Заготовка для программы решения задачи методом наименьших квадратов (МНК).
Программа только сохраняет на диске значения x(i), y.экпер(i), y.теор(i) и
N (число значений i) для построения в MATLAB графика, иллюстрирующего
результаты реализации МНК.
Передаются:
N (1-й файл) и x, y1, y2 (2-й файл).
*/

#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <iomanip>

//#define  PRES  float   // разрядность "float"
#define  PRES  double  // разрядность "double"

#define  N   7      // число x(i)

using namespace std;
void gaus2(PRES** arr,PRES* yrr1,PRES* x,int n)
{
    double d = 0;
    for (int k = 0; k < n; k++) // proxod po strokam
    {
        int stob = k;
        double* str = arr[k]; // for change str
        double max = arr[k][k]; // max element
        for (int g = k + 1; g < n; g++) // cycle for max in stolb and change str
        {
            if (max < arr[g][k])
            {
                max = arr[g][k];
                str = arr[g];
                arr[g] = arr[k];
                arr[k] = str;
                double o = yrr1[k];
                yrr1[k] = yrr1[g];
                yrr1[g] = o;
            }
        }
        for (int j = k + 1; j < n; j++) // cycle for go on stroke
        {
            d = arr[j][k] / max;
            for (int i = k + 1; i < n; i++) // cycle for calculation
            {
                arr[j][i] -= d * arr[k][i];
            }
            yrr1[j] -= d * yrr1[k];
        }
    }
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        for (int j = 0; j < n; ++j)
        {
            cout << setw(10)<< arr[i][j];
        }
        cout << endl;
    }
    cout << endl;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        cout << setw(10) << yrr1[i];
    }
    cout << endl;
    //output x
    double a = 0; // dopolnenie
    for (int j = n - 1; j > -1; j--)
    {
        x[j] = (yrr1[j] - a) / arr[j][j]; // schet elem
        a = 0;
        for (int i = j; (i < n) && (i > 0); i++)
        {
            a += x[i] * arr[j - 1][i]; // dopolnenie
        }
    }
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        for (int j = 0; j < n; j++)
        {
            cout << setw(10) << arr[i][j];
        }
        cout << endl;
    }
    cout << endl;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        cout << setw(10) << yrr1[i];
    }
    cout << endl << "Answer:" << endl;
    for (int i = 0; i < n; i++) // output answer
    {
        cout << "x[" << i + 1 << "]=" << x[i] << endl;

    }
}

int main(int argc, char** argv)
{
    int i, n, m;
    PRES w;
    cin >> m;
    ofstream foun("D:/n.dat", ios_base::out | ios_base::trunc | ios_base::binary); // создаём объект класса ofstream для записи
    n = N;
    foun.write((char*)& n, sizeof n); // запись в файл
    foun.close(); // закрываем файл

    //PRES  xo[N] = { 2.40, 3.50, 5.00, 6.89, 10.00 };//массив x(i)
    PRES  x[N] = { 0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 };//массив x(i)
    PRES  y0[N] = { 760.0, 674.8, 598.0, 528.9, 466.6, 410.6, 360.2 }; // массив y.экпер(i)

    PRES  y1[N];// = { log10(760.0), log10(674.8), log10(598.0), log10(528.9),log10( 466.6), log10(410.6), log10(360.2) };
    for (int u = 0; u < N; u++)
    {
        y1[u] = log10(y0[u]);
        cout << y1[u] << ',';
    }
    double  y2[N]; // массив y.теор(i)

    PRES* powerx = new PRES [m + m];

    PRES** sumx = new PRES* [m + 1];
    for (i = 0; i < m + 2; i++)
        sumx[i] = new PRES[m + 2];


    i = 0;
    for (int e = 1; e < m + m +1; e++)
    {
        PRES temp = 0;
        for (int q = 0; q < N; q++)
        {
            temp += pow(x[q], e);
        }
        powerx[e-1] = temp;
        temp = 0;
        //cout << powerx[e - 1]<<" ";
    }
    cout << endl;
    PRES* praw = new PRES[m + 1];
    for (int e = 0; e < m+1; e++) {
        PRES temp = 0;
        for (int q = 0; q < N; q++)
        {
            temp +=y1[q]* pow(x[q], e);
        }
        praw[e] = temp;
        temp = 0;
    }
    sumx[0][0] = N;
    for (i = 0; i < m + 1; i++)
    {
        for (int j = 0; j < m + 1; j++)
        {
            if (i + j == 0)
            {
                sumx[i][j] = N;
            }else
                sumx[i][j] = powerx[j + i - 1];
        }
    }
    i = 0;
    for (int e = 0; e < m + 1; e++)
    {
        sumx[e][m + 1] = praw[e];
    }

    /*cout <<"matrica"<< endl;
    for (i = 0; i < m + 1; i++)
    {
        for (int j = 0; j < m + 2; j++)
        {
            cout << sumx[i][j] << " ";
        }
        cout << i << endl;
    }*/

    PRES* reza = new PRES[m + 1];
    for (int q = 0; q < m + 1; q++)
    {
        reza[q] = praw[q];
    }
    PRES* rez = new PRES[m + 1];
    gaus2(sumx,reza,rez,m+1);

    for (int e = 0; e < N; e++) {
        PRES temp = 0;
        //cout << rez[e] << " reaulgtn  ";
        for (int q = 0; q < m+1; q++)
        {
            //if(q!=1)
            temp += rez[q]*pow(x[e],q);

        }
        temp = pow(10.0, temp);
        y2[e] = temp;
        temp = 0;
        cout << "y1=";
        cout << setprecision (30)<< y0[e]<<endl;
        cout<< "y2=";
        cout << setprecision (30)<< y2[e]<<endl;
    }

    ofstream foutx("D:/x.dat", ios_base::out | ios_base::trunc | ios_base::binary); // создаём объект класса ofstream для записи

    for (i = 0; i < N; i++) // запись в файл x(i)
    {
        w = x[i];
        foutx.write((char*)& w, sizeof w);
    }

    for (i = 0; i < N; i++) // запись в файл y.экпер(i)
    {
        w = y0[i];
        foutx.write((char*)& w, sizeof w);
    }

    for (i = 0; i < N; i++) // запись в файл y.теор(i)
    {
        w = y2[i];
        foutx.write((char*)& w, sizeof w);
    }

    foutx.close(); // закрываем файл
}