НПтаМ_ПР№3_Мірошниченко

from __future__ import annotations

from pathlib import Path

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

D = 0.5
Delta = (1.0 - D) / D

j_regular = 2
j_degenerate = 3
a_irregular = 2

zeta_0 = 1.0
zeta_max = 5.0
num_points = 500

u_degenerate = 0.35
u_irregular = 0.85

output_dir = Path(__file__).resolve().parent
output_png = output_dir / "pr3_hierarchical_connection_plot.png"


def w_regular(zeta: np.ndarray, delta: float, zeta_start: float = 1.0) -> np.ndarray:
    return np.exp(-delta * (zeta - zeta_start))


def w_degenerate(zeta: np.ndarray, delta: float, u: float, zeta_start: float) -> np.ndarray:
    base = 1.0 + u * np.log(zeta_start / zeta)
    if np.any(base <= 0):
        raise ValueError(
            "Для виродженого дерева вираз у дужках став непозитивним. "
            "Зменште u або звузьте діапазон ζ."
        )
    return np.power(base, delta)


def w_irregular(zeta: np.ndarray, delta: float, u: float, zeta_start: float, a: float) -> np.ndarray:
    base = 1.0 + u * ((zeta_start / zeta) ** (a - 1.0) - 1.0)
    if np.any(base <= 0):
        raise ValueError(
            "Для нерегулярного дерева вираз у дужках став непозитивним. "
            "Зменште u або звузьте діапазон ζ."
        )
    return np.power(base, delta)


def main() -> None:
    zeta = np.linspace(zeta_0, zeta_max, num_points)

    y_regular = w_regular(zeta, Delta, zeta_0)
    y_degenerate = w_degenerate(zeta, Delta, u_degenerate, zeta_0)
    y_irregular = w_irregular(zeta, Delta, u_irregular, zeta_0, a_irregular)

    plt.figure(figsize=(9, 5.5))
    plt.plot(zeta, y_regular, label=f"Регулярне дерево (j={j_regular})")
    plt.plot(zeta, y_degenerate, label=f"Вироджене дерево (j={j_degenerate})")
    plt.plot(zeta, y_irregular, label=f"Нерегулярне дерево (a={a_irregular})")

    plt.xlabel("ζ")
    plt.ylabel("w(ζ)")
    plt.title("Порівняння функції ієрархічного зв'язку для трьох типів дерев")
    plt.grid(True, alpha=0.35)
    plt.legend()
    plt.tight_layout()
    plt.savefig(output_png, dpi=200)
    plt.close()

    print("Файл Python виконано успішно.")
    print(f"Графік збережено у: {output_png}")
    print("Використані параметри:")
    print(f"D = {D}")
    print(f"Δ = {Delta}")
    print(f"ζ0 = {zeta_0}")
    print(f"u (вироджене дерево) = {u_degenerate}")
    print(f"u (нерегулярне дерево) = {u_irregular}")
    print(f"a = {a_irregular}")


if __name__ == "__main__":
    main()