package com.company;

import java.io.*;
import java.text.DecimalFormat;
import java.text.NumberFormat;
import java.util.Arrays;
import java.util.StringTokenizer;

@SuppressWarnings("All")
public class Jacobi {

    public static final int Max_Iter = 100;
    private double[][] M;

    public Jacobi(double[][] matrix) {
        M = matrix;
    }

    public void print() {
        System.out.println();
        int n = M.length;
        System.out.println("Współczynniki wolne wraz z wektorem:");
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            for (int j = 0; j < n + 1; j++)
                System.out.print(M[i][j] + " ");
            System.out.println();
        }
    }

    public void solve() {
        int iterations = 0;
        int n = M.length;
        double epsilon = 1e-15;
        double[] X = new double[n];
        double[] P = new double[n];
        Arrays.fill(X, 0);
        Arrays.fill(P, 0);

        System.out.println("\nWektor rozwiązania:");
        while (true) {
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                double sum = M[i][n]; // B[n]

                for (int j = 0; j < n; j++)
                    if (j != i)
                        sum -= M[i][j] * P[j];

                // Uaktualnienie X[i], nie jest używany w kolejnym wierszu
                // a w kolejnej iteracji metody
                X[i] = 1 / M[i][i] * sum;
            }

            System.out.print("X_" + iterations + " = { ");
            for (int i = 0; i < n; i++)
                System.out.print(X[i] + " ");
            System.out.println("}");

            iterations++;
            if (iterations == 1) continue;

            boolean stop = true;
            for (int i = 0; i < n && stop; i++)
                if (Math.abs(X[i] - P[i]) > epsilon)
                    stop = false;

            if (stop || iterations == Max_Iter) break;
            P = (double[]) X.clone();
        }
    }

    public static void main(String args[]) throws IOException {

        // Pobranie od użytkownika wielkości układu równań
        String naglowek =
                "----------------\nMetoda Jacobiego \n" +
                        "----------------\n" +
                        "Rozwiązanie układu n-równań z n-niewiadomymi Ax=b\n" +
                        "Podaj wielkość układu (n)";

        System.out.println(naglowek);

        int n;
        double[][] M;

        BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        n = Integer.parseInt(reader.readLine());
        if (n < 1) {
            System.out.println("Nieprawidłowa wartość parametru n");
            return;
        }

        System.out.println("Podaj elementy macierzy współczynników " +
                "wraz z wektorem wyrazów wolnych");
        M = new double[n][n + 1];

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            StringTokenizer strtk = new StringTokenizer(reader.readLine());

            while (strtk.hasMoreTokens())
                for (int j = 0; j < n + 1 && strtk.hasMoreTokens(); j++)
                    M[i][j] = Integer.parseInt(strtk.nextToken());
        }

        Jacobi jacobi = new Jacobi(M);

        jacobi.print();
        jacobi.solve();

        System.out.println();
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        NumberFormat formatter = new DecimalFormat("#0.00000");
        System.out.println("Czas wykonania obliczeń to " + formatter.format((endTime - startTime) / 1000d) + " milisekund");

    }

}