課題4

/*--------------------------------------------------kadai4.c--------------------------------------------------*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#include "myrandom.h" /*stdbool.hはmyrandom.hで宣言済み*/

static bool flag_inloop, flag_init;
/*flag_inloop:シュミレーションで使用。初めてキャラを引いたかどうかを判別。デフォルトはfalse(=0)*/
/*flag_init:初期設定で使用。trueの場合線形合同法となる。デフォルトはfalse*/

double rate = 0.0005; /*排出率。 100倍した値が確率になる*/
unsigned yen = 100, count = 10000, width = 5, width_money;
unsigned long long used_money;
/*yen:一回ガチャを引くのにかかる金額, count:試行回数, width:度数分布の幅,
　used_money:使った金額, width_money:値段の区間幅*/
/*宣言されていなければ上記初期パラメータを使用*/

/*どの金額帯で引けたかを探索*/
unsigned long long compare(void) {
    const unsigned long long width_max = 0x1FFFD19B7DF000; /*width_max = 9,007,000,000,000*/
    unsigned long long i, j;
    for (i = 0, j = 0; i <= width_max - width_money; i += width_money, j++)
        if (i <= used_money&&used_money < i + width_money) return j;
    /*iがwidth_max-width_moneyに達するか、used_moneyが区間幅(i以上(i+width_money)未満)までループ*/
    /*jは配列hitの要素番号を返す。iが増加するたびにjも増える*/
    return j;
}

/*ガチャシュミレーター*/
void pickup(void) {
    const unsigned array_max = 0x7FFFFFFF, ceil_max = 0x3B9ACA00;
    /*array_max=2,147,483,647=2^32-1(int型の最大値)、ceil_max=1,000,000,000(試行できる最大回数)*/
    /*constは上書き禁止の意味*/
    static unsigned hitcount; /*当たった回数(平均で使用)*/
    static unsigned long long total; /*金額の総和(平均で使用)*/
    int i, j, min, max, avg;
    int *hit;
    unsigned long long t;

    /*↓シュミレーション開始↓*/
    hit = (int *)calloc(array_max, sizeof(int));
    /*各金額幅で引いた回数を格納。OSによっては実行時にsegmentation faultが出るので、
    　その場合は第一引数を10億くらい(=ceil_max)に値を変えればok*/
    width_money = width * count;
    for (i = 0; i < count; i++) {
        for (j = 0; j < ceil_max; j++) {
            if (my_urand_f(flag_init) <= rate) { /*my_urand_fが返す値がrate以下の場合*/
                used_money = (j + 1)*yen; /*used_moneyにかかった金額を格納。0円になるのを防ぐ為にjに1加算してある*/
                if (!flag_inloop) { /*min,maxの初期値*/
                    min = max = used_money;
                    flag_inloop = true;
                }
                else { /*最小、最大値の比較*/
                    if (min > used_money) min = used_money;
                    else if (max < used_money) max = used_money;
                }
                if ((t = compare()) > array_max) { /*区間幅の個数がint型の最大値を超えた場合(スタックオーバーフロー回避)*/
                    printf("Stack overflow\n");
                    free(hit);
                    exit(EXIT_FAILURE);
                }
                else hit[t] ++;
                hitcount++;
                total += used_money;
                break;
            }
        }
    }

    /*出力処理*/
    FILE *output;
    output = fopen("data.txt", "w");

    avg = total / hitcount;
    printf("------------------------------------------------------------------------------------\n");
    printf("Result:\nMin=%dyen, Max=%dyen, Avg=%dyen\n", min, max, avg);
    for (i = 0, j = 0; hit[j] != 0; i += width, j++) { /*配列hitのj番目が0であるまでループ*/
        printf("%7d-%7d %7d\n", i*count, (i + width)*count, hit[j]);
        fprintf(output, "%d- %d\n", i, hit[j]);
    }
    printf("------------------------------------------------------------------------------------\n");
    fclose(output);
    free(hit);
}

/*初期設定*/
void initialize(int argc, char **argv) {
    int b;
    char c;

    /*コマンドラインの因数を判別*/
    while ((b = getopt(argc, argv, "r:y:c:w:")) != -1) {
        switch (b) {
        case 'r':
            rate = atof(optarg) / 100.0;
            break;
        case 'y':
            yen = atoi(optarg);
            break;
        case 'c':
            count = atoi(optarg);
            break;
        case 'w':
            width = atoi(optarg);
            break;
        default:
            printf("Unknown command:%c\n", b);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    /*初期パラメータを出力*/
    printf("------------------------------------------------------------------------------------\n");
    printf("Parameter:\n        Rate:%.3f%%, $:%dyen, Count:%d, Width:%d, Type:", rate*100, yen, count, width);

    /*乱数生成法の選択*/
#ifdef MT /*メルセンヌツイスタ(64bit)*/
    mt_initialize(); /*乱数の初期化*/
    printf("MT\n");
#else /*線形合同法(パラメータはANSI Cより)*/
    flag_init = true;
    printf("LGCs(ANSI C)\n");
#endif
}

int main(int argc, char **argv)
{
    initialize(argc, argv);
    pickup();
    return 0;
}

/*--------------------------------------------------myrandom.c--------------------------------------------------*/
#include "myrandom.h"
#include "MT64.h" /*メルセンヌツイスタ生成用のヘッダファイル*/

const static unsigned long m = 0x80000000; /*線形合同法の周期*/

void mt_initialize(void) { /*メルセンヌツイスタ生成のための初期化*/
    init_genrand64(SIGNIFICAND_64);
}

double my_urand(void) { /*線形合同法のみ使用。区間[0,2147483628]内の一様乱数を生成*/
    const unsigned a = 1103515245, c = 12345;
    static int param_x;

    param_x = (a * param_x + c) % m;
    return (double)param_x;
}

double my_urand_f(bool flag) {
    return !flag ? (genrand64_int64() >> 11) / 9007199254740992.0 : my_urand() / (double)m;
    /*flagがfalse:区間[0,1]でのメルセンヌツイスタの乱数を戻り値に指定
    　 〃   true:区間[0,1]での線形合同法の乱数を戻り値に指定*/
    /*メルセンヌツイスタ:genrand64_int64で乱数を生成、その値を11bitシフトして2^64-1で割った値を戻り値にする*/
}

/*--------------------------------------------------myrandom.h--------------------------------------------------*/
#ifndef myrandom_h /*kadai4.cとmyrandom.hでこのヘッダを定義している為、コンパイルエラー回避のために設置*/
#define myrandom_h

#include <stdbool.h> /*boolean*/ /*bool型を定義できるようにする。true=1,false=0*/

#define SIGNIFICAND_64 0x1FFFFFFFFFFFFFULL
/*SIGNIFICAND_64=9,007,199,254,740,991=2^53-1。64bitでの演算の精度は2^53-1まで保たれる*/

void mt_initialize(void); /*メルセンヌツイスタの初期化*/
double my_urand(void); /*一様乱数を生成(線形合同法)*/
double my_urand_f(bool flag); /*一様乱数を正規一様乱数に変換(区間[0,1])*/

#endif