#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

void WczytParamWielom(double wsp[]);                                                    //funkcja pobierajaca parametry wielomianu
void WczytZakrDzie(double *pdmin, double *pdmax);                                       //funckja pobierajaca zakres dziedziny
void GenWielom(double wsp[], double dmin, double dmax, double wyniki[], int wielkosc);  //funckja generujaca wielomian
void Szum(double wyniki[], int wielkosc, double wsp[], double dmin, double dmax);       //funkcja generujaca szum
void ZapiszDoCSV(double wyniki[], int wielkosc, double dmin, double dmax);              //funkcja zapisujaca pobrane dane do pliku CSV
void OdczytZCSV(double wyniki[], int wielkosc, double *pdmin, double *pdmax);           //funkcja wczytujaca dane z pliku CSV
void Aproksymacja(double wyniki[], int wielkosc, double dmin, double dmax);             //funkcja aproksymujaca wspolczynniki

int main(void)
{
    int wiel=5, wybor=0, popr_dane=0;
    double ws[3]={0,0,0}, wy[5], dmin=0, dmax=0;
    char temp[100], *bufor;
    srand(time(NULL));

	do
	{
        printf("\nMENU: \n\n");
        printf("\nWybierz opcje: \n1.Wprowadz parametry wielomianu\n2.Wprowadz dziedzine\n3.Generuj wartosci\n4.Dodaj szum\n5.Zapisz dane do pliku CSV\n6.Odczytaj dane z pliku CSV\n7.Aproksymuj wspolczynniki wielomianu\n8.Zakoncz program\n");
        while(popr_dane==0)                                                              //petla sprawdzajaca dane wejsciowe
        {
            scanf("%s", temp);
            wybor=strtod(temp, &bufor);                                                  //jezeli wsyztskie dane byly poprawne to wczyta się (do nieprzeczytanych danych) tylko znak konca linii
            if (*bufor != '\0')
            {
                printf("Ten parametr nie jest liczba, sprobuj ponownie!\n");
                popr_dane=0;
            }
            else
            {
                popr_dane=1;
            }
        }
        popr_dane=0;
        switch(wybor)
        {
            case 1: WczytParamWielom(ws); break;
            case 2: WczytZakrDzie(&dmin, &dmax); break;
            case 3: GenWielom(ws, dmin, dmax, wy, wiel); break;
            case 4: Szum(wy, wiel, ws, dmin, dmax); break;
            case 5: ZapiszDoCSV(wy, wiel, dmin, dmax); break;
            case 6: OdczytZCSV(wy, wiel, &dmin, &dmax); break;
            case 7: Aproksymacja(wy, wiel, dmin, dmax); break;
        }
	}while(wybor!=8);
	return 0;
}

void WczytParamWielom(double wsp[])
{
	int i=0, popr_dane=0;
	char temp[100], *bufor;
	while(i<3)
    {
       popr_dane=0;
       printf("Podaj %d parametr wielomianu:\n", i+1);
       while(popr_dane==0)
        {
            scanf("%s", temp);
            wsp[i]=strtod(temp, &bufor);
            if (*bufor != '\0')
            {
                printf("Ten wspolczynnik nie jest liczba, sprobuj ponownie!\n");
                popr_dane=0;
            }
            else
            {
                popr_dane=1;
            }
        }
        i++;
    }
    printf("Twoje wspolczynniki to: a=%lf\tb=%lf\tc=%lf",wsp[0],wsp[1],wsp[2]);
}

void WczytZakrDzie(double *pdmin, double *pdmax)
{
    double d=0;
    int i=2, popr_dane=0;
    char temp[100], *bufor;
    printf("Podaj pierwszy parametr okreslajacy dziedzine wielomianu:\n");
    while(popr_dane==0)
    {
        scanf("%s", temp);
        *pdmin=strtod(temp, &bufor);
        if (*bufor != '\0')
        {
            printf("Ten parametr nie jest liczba, sprobuj ponownie!\n");
            popr_dane=0;
        }
        else
        {
            popr_dane=1;
        }
    }
    popr_dane=0;
    printf("Podaj drugi parametr okreslajacy dziedzine wielomianu:\n");
    while(popr_dane==0)
    {
        scanf("%s", temp);
        *pdmax=strtod(temp, &bufor);
        if (*bufor != '\0')
        {
            printf("Ten parametr nie jest liczba, sprobuj ponownie!\n");
            popr_dane=0;
        }
        else
        {
            if(*pdmin==*pdmax)
            {
                printf("Podane liczby sa sobie rowne, podaj inna wartosc\n");
                popr_dane==0;
            }
            else
            {
                popr_dane=1;
            }
        }
    }
	if(*pdmin>*pdmax)
    {
        d=*pdmin;
        *pdmin=*pdmax;
        *pdmax=d;
    }
    printf("Twoja dziedzina zawiera sie w:\t{%lf , %lf}", *pdmin, *pdmax);
}

void GenWielom(double wsp[], double dmin, double dmax, double wyniki[], int wielkosc)
{
    if(dmin==dmax)
    printf("\nNie mozna utworzyc wielomianu, sprobuj:\n a) podac poprawnie wszystkie parametry oraz/lub dziedzine wielomianu\n b) wczytac dane z pliku\n");
    else
    {
        double x=0, del=0;
        int i;
        del=(dmax-dmin)/wielkosc;
        x=dmin;
        printf("wyniki:\n");
        for(i=0; i<wielkosc; i++)
        {
            wyniki[i]=(wsp[0]*(x*x))+(wsp[1]*x)+wsp[2];         //obliczanie wartosci wielomianu dla zadanej dziedziny
            printf("%lf\n", wyniki[i]);
            x+=del;
        }
    }
}

void Szum(double wyniki[], int wielkosc, double wsp[], double dmin, double dmax)
{
    if(dmin==dmax)
    printf("\nMusisz wygenerowac wielomian lub wczytac dane z pliku aby utworzyc szum\n");
    else
    {
        int i, popr_dane=0;
        double amplit;
        double szum[20];
        char temp[100], *bufor;
        printf("\npodaj amplitude: ");
        while(popr_dane==0)
        {
            scanf("%s", temp);
            amplit=strtod(temp, &bufor);
            if (*bufor != '\0')
            {
                printf("Ten parametr nie jest liczba, sprobuj ponownie!\n");
                popr_dane=0;
            }
            else
            {
                popr_dane=1;
            }
        }
        for (i=0; i<wielkosc; i++)
        {
            szum[i]=(((double)rand()/RAND_MAX)*amplit - (amplit/2));        //generowanie szumu
            printf("\n szum = %lf \n", szum[i]);
            wyniki[i]+=szum[i];                                             //zaszumianie przebiegu wielomianu
            printf("\n suma sygnalow = %lf \n", wyniki[i]);
        }
    }
}

void ZapiszDoCSV(double wyniki[], int wielkosc, double dmin, double dmax)
{
	int i;
    double x=dmin;
    FILE *f;
	if ((f=fopen("wielomian.csv", "w"))!=NULL)
	{
		//fprintf(f, "argumenty;wartosci");
		for(i=0; i<wielkosc; i++)
		{
			fprintf(f, "%lf;%lf\n",x, wyniki[i]);                   //zapis do pliku CSV w formacie (argument; wartosc)
			x+=(dmax-dmin)/wielkosc;
		}
		printf("\nzapis poprawny\n");
	}
	else printf("blad przy zapisie");
	fclose(f);

}

void OdczytZCSV(double wyniki[], int wielkosc, double *pdmin, double *pdmax)
{
    double dmin=0, dmax=0;
	int i;
	double temp=0;
	double del=0;
	FILE *f;
	if ((f=fopen("wielomian.csv", "r"))!=NULL)
	{
		for(i=0; i<wielkosc; i++)
		{
			fscanf(f, "%lf;%lf",&temp, &wyniki[i]);             //wczytywanie wartosci wielomianu z pliku CSV
            if(dmin==0 && dmax==0)
            {
            dmin=temp;
            dmax=temp;
            }
            if(dmax!=temp)
            del=temp-dmax;                                      //na podstawie argumentow wczytanych z pliku odtwarzany jest zakres dziedziny
            if(dmin>temp)
            dmin=temp;
            if(dmax<temp)
            dmax=temp;
		printf("%lf\t%lf\t%lf\n", dmin, dmax+del, wyniki[i]);
		}
		*pdmin=dmin;
		*pdmax=dmax+del;
		printf("\nodczyt poprawny\n");
	}
	else printf("blad przy odczycie");
	fclose(f);
}

void Aproksymacja(double wyniki[], int wielkosc, double dmin, double dmax)
{
	if(dmin==dmax)
	printf("Nie mozna dokonac aproksymacji, sprobuj wygenerowac wielomian lub wczytac dane z pliku CSV");
	else
	{
        double macierz_x[3][3]={0,0,0,0,0,0,0,0,0};           //macierz X
        double macierz_y[3]={0,0,0};                          //macierz Y
        double W;                                             //wyznacznik macierzy X
        double Wa;                                            //wyznacznik do wspolczynnika a
        double Wb;                                            //wyznacznik do wspolczynnika b
        double Wc;                                            //wyznacznik do wspolczynnika c
        double a,b,c;
        int i,j;

        double x=dmin;
        for(i=0;i<wielkosc;i++)
        {
            macierz_x[0][0]+=(double)pow(x,0);
            macierz_x[0][1]+=(double)pow(x,1);
            macierz_x[1][0]+=(double)pow(x,1);
            macierz_x[0][2]+=(double)pow(x,2);
            macierz_x[1][1]+=(double)pow(x,2);                 //obliczanie macierzy X na podstawie argumentow z dziedziny
            macierz_x[2][0]+=(double)pow(x,2);
            macierz_x[1][2]+=(double)pow(x,3);
            macierz_x[2][1]+=(double)pow(x,3);
            macierz_x[2][2]+=(double)pow(x,4);
            x+=(dmax-dmin)/wielkosc;
        }

        printf("\n\nTo jest macierz X\n");
        for(i=0; i<3; i++)
        {
            printf("\n\n ");
            for(j=0; j<3; j++)
            {
                printf("%lf ", macierz_x[i][j]);
            }
        }

        x=dmin;
        for(i=0;i<wielkosc;i++)
        {
            macierz_y[0]+=pow(x,0)*wyniki[i];
            macierz_y[1]+=pow(x,1)*wyniki[i];                   //obliczanie macierzy Y na podstawie argumentow i tablicy wartosci
            macierz_y[2]+=pow(x,2)*wyniki[i];
            x+=(dmax-dmin)/wielkosc;
        }

        printf("\n\nTo jest macierz Y");
        for(i=0; i<3; i++)
        {
            printf("\n\n ");
            printf("%lf",macierz_y[i]);
        }

        W= macierz_x[0][0]*macierz_x[1][1]*macierz_x[2][2]+
           macierz_x[0][1]*macierz_x[1][2]*macierz_x[2][0]+
           macierz_x[0][2]*macierz_x[1][0]*macierz_x[2][1]-
           macierz_x[0][1]*macierz_x[1][0]*macierz_x[2][2]-     //obliczanie wyznacznika W
           macierz_x[0][0]*macierz_x[1][2]*macierz_x[2][1]-
           macierz_x[0][2]*macierz_x[1][1]*macierz_x[2][0];

        printf("\n\nWyznacznik W=%lf ",W);

        Wa=macierz_x[0][0]*macierz_x[1][1]*macierz_y[2]+
            macierz_x[0][1]*macierz_y[1]*macierz_x[2][0]+
            macierz_y[0]*macierz_x[1][0]*macierz_x[2][1]-
            macierz_x[0][1]*macierz_x[1][0]*macierz_y[2]-       //obliczanie wyznacznika Wa
            macierz_x[0][0]*macierz_y[1]*macierz_x[2][1]-
            macierz_y[0]*macierz_x[1][1]*macierz_x[2][0];

        printf("\n\nWyznacznik Wa=%lf ",Wa);

        Wb= macierz_x[0][0]*macierz_y[1]*macierz_x[2][2]+
            macierz_y[0]*macierz_x[1][2]*macierz_x[2][0]+
            macierz_x[0][2]*macierz_x[1][0]*macierz_y[2]-
            macierz_y[0]*macierz_x[1][0]*macierz_x[2][2]-       //obliczanie wyznacznika Wb
            macierz_x[0][0]*macierz_x[1][2]*macierz_y[2]-
            macierz_x[0][2]*macierz_y[1]*macierz_x[2][0];

        printf("\n\nWyznacznik Wb=%lf ",Wb);

        Wc= macierz_y[0]*macierz_x[1][1]*macierz_x[2][2]+
            macierz_x[0][1]*macierz_x[1][2]*macierz_y[2]+
            macierz_x[0][2]*macierz_y[1]*macierz_x[2][1]-
            macierz_x[0][1]*macierz_y[1]*macierz_x[2][2]-       //obliczanie wyznacznika Wc
            macierz_y[0]*macierz_x[1][2]*macierz_x[2][1]-
            macierz_x[0][2]*macierz_x[1][1]*macierz_y[2];

        printf("\n\nWyznacznik Wc=%lf ",Wc);

        a=Wa/W;
        printf("\n\nz aproksymacji wyszlo ze wspolczynnik a=%lf ", a);
        b=Wb/W;
        printf("\n\nz aproksymacji wyszlo ze wspolczynnik b=%lf ", b);
        c=Wc/W;
        printf("\n\nz aproksymacji wyszlo ze wspolczynnik c=%lf ", c);
	}
}