using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace l2
{
	 public static class Util
    {
        private static Random rnd = new Random();
        public static int GetRandom02()
        {
            return rnd.Next(0,2);
        }
		 public static double GetRandom02d()
		{
			return rnd.NextDouble();
		}
		public static int GetRandomCustom(int val)
		 {
			 return rnd.Next(0, val);
		 }
		 public static char rev(char har)
		{
			char h = '0';
			if (har == h)
				return '1';
			else return '0';
		}
        public static string ReplaceAt(this string input, int index, char newChar)
        {
            char[] chars = input.ToCharArray();
            chars[index] = newChar;
            return new string(chars);
        }

    }

	class Program
	{

        public static string Reverse(string s)
        {
            char[] charArray = s.ToCharArray();
            Array.Reverse(charArray);
            return new string(charArray);
        }


        public static String genbin(double dlugosc)
		{
			String liczbastr = "";
			for (int i = 0; i < dlugosc; i++)
			{
				liczbastr = liczbastr.Insert(0, Util.GetRandom02().ToString());
			}
			return liczbastr;
		}

		public static int bintodec(String bin)
		{
			int dec = 0;
			dec = Convert.ToInt32(bin, 2);
			return dec;
		}

		public static double doprzedzialu(int liczba, double a, double b, double m)
		{
			double wynik = 0;
			wynik = a + (b - a) * liczba / (Math.Pow(2, m) - 1);
			return wynik;
		}

		public static double rastrigin(double x, double A, double omega, int n)
		{
			double wynik = 0;
			wynik = A * n + Math.Pow(x, 2) - 10 * Math.Cos(omega * x);
			return wynik;
		}

		static void Main(string[] args)
		{
            bool pierwszy = true;
            double A = 10;
            double omega = 20 * 3.14;
            int n = 3;
            int d = 6;
            double a = -1.0;
            double b = 1.0;
            double dziedzm = b - a;
            double ilosckom = (b - a) * Math.Pow(10, d);
            int m = 0;
            double dlugwekbin = Math.Pow(2, m);
            while (dlugwekbin <= ilosckom)
            {
                m++;
                dlugwekbin = Math.Pow(2, m);
            }
            int il = 10;
            List<String> lancuchy = new List<String>();
            for (int i = 0; i < il; i++)
            {
                lancuchy.Add(genbin(m));
            }
            List<String> koncowe = new List<String>();
            for (int k = 0; k < 10; k++)
            {
                //CAŁKOWITE ZASTĘPOWANIE
                if(pierwszy != true)
                    lancuchy = koncowe;
                //CZĘŚCIOWE ZASTĘPOWANIE
                /*if(pierwszy != true)
                {
                    List<String> temp = lancuchy;
                    lancuchy = new List<String>();
                    for (int i = 0; i < 5; i++)
                        lancuchy.Add(koncowe[i]);
                    for (int i = 0; i < 5; i++)
                        lancuchy.Add(temp[i]);

                }
                */
                //LOSOWE ZASTĘPOWANIE
                /*if (pierwszy != true)
                {
                    List<String> temp = lancuchy.Concat(koncowe).ToList();
                    lancuchy = new List<String>();
                    for (int i = 0; i < 10; i++)
                        lancuchy.Add(temp[Util.GetRandomCustom(temp.Count)]);

                }
                */
                List<double> odwzorowane = new List<double>();
                for (int i = 0; i < il; i++)
                {
                    odwzorowane.Add(doprzedzialu(bintodec(lancuchy[i]), a, b, m));
                }
                List<double> rastriginlista = new List<double>();
                for (int i = 0; i < il; i++)
                {
                    rastriginlista.Add(rastrigin(odwzorowane[i], A, omega, n));
                }
                Console.WriteLine("Dziedzina zmienności = " + dziedzm + " Il kombinacji = " + ilosckom + " m = " + m + " dł wektora bin = " + dlugwekbin);
                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine("Wektory binarne:");
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    Console.WriteLine(lancuchy[i]);
                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine("Odwzorowane lancuchy binarne na liczbę X z zakresu [" + a + "," + b + "]:");
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    Console.WriteLine(odwzorowane[i]);
                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine("Wartości funkcji Rastrigina:");
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    Console.WriteLine(rastriginlista[i]);

                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine("RULETKA:");
                Console.WriteLine();
                double F = 0;
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    F += rastriginlista[i];
                //Console.WriteLine("Całkowite dopasowanie F = " + F);
                List<double> prawdopodobienstwa_wyboru = new List<double>();
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    prawdopodobienstwa_wyboru.Add(rastriginlista[i] / F);
                /*Console.WriteLine("Prawdopodobienstwa wyboru:");
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    Console.WriteLine(prawdopodobienstwa_wyboru[i]);*/
                List<double> dystrybuanty = new List<double>();
                for (int i = 0; i < il; i++)
                {
                    double dystr = 0;
                    for (int j = 0; j <= i; j++)
                        dystr += prawdopodobienstwa_wyboru[j];
                    dystrybuanty.Add(dystr);
                }
                /*Console.WriteLine("Dystrybuanty:");
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    Console.WriteLine(dystrybuanty[i]);*/
                List<String> ruletka = new List<string>();
                for (int i = 0; i < il; i++)
                {
                    double r = Util.GetRandom02d();
                    for (int j = 0; j < il; j++)
                    {
                        if (r < dystrybuanty[j])
                        {
                            //Console.WriteLine("Wybrany osobnik z indeksem " + j + ": " + lancuchy[j]);
                            ruletka.Add(lancuchy[j]);
                            break;
                        }
                    }
                }
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    Console.WriteLine(ruletka[i]);

                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine("MUTACJA:");
                Console.WriteLine();
                double pm = 0.1;
                List<String> lancuchymut = new List<String>();
                for (int i = 0; i < ruletka.Count; i++)
                {
                    string st = "";
                    for (int j = 0; j < m; j++)
                    {
                        double rn = Util.GetRandom02d();
                        if (rn < pm)
                        {
                            if (ruletka[i][j] == '0')
                                st = st.Insert(0, "1");
                            else if (ruletka[i][j] == '1')
                                st = st.Insert(0, "0");
                        }
                        else
                        {
                            st = st.Insert(0, ruletka[i][j].ToString());
                        }
                    }
                    lancuchymut.Add(Reverse(st));
                }
               /* Console.WriteLine("PO MUTACJI:");
                for (int i = 0; i < il; i++)
                    Console.WriteLine(lancuchymut[i]);*/

                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine("INWERSJA:");
                Console.WriteLine();
                List<String> inw = new List<String>();
                double pi = 0.1;
                for (int i = 0; i < ruletka.Count; i++)
                {
                    double rnd = Util.GetRandom02d();
                    if(rnd < pi)
                    {
                        int p1 = Util.GetRandomCustom(m - 1);
                        int p2 = Util.GetRandomCustom(m - 1);
                        int pocz;
                        int kon;
                        if (p1 < p2)
                        {
                            pocz = p1;
                            kon = p2;
                        }
                        else
                        {
                            pocz = p2;
                            kon = p1;
                        }
                        string lancuch = ruletka[i];
                        for(int j = pocz + 1; j < kon; j++)
                        {
                            if (lancuch[j] == '0')
                                lancuch = lancuch.ReplaceAt(j, '1');
                            else if (lancuch[j] == '1')
                                lancuch = lancuch.ReplaceAt(j, '0');
                        }
                        inw.Add(lancuch);
                    }
                }
               /* for (int i = 0; i < inw.Count; i++)
                    Console.WriteLine(inw[i]);*/

                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine("KRZYŻOWANIE JEDNOPUNKTOWE:");
                Console.WriteLine();
                List<String> rulkopia = ruletka;
                double pk = 0.6;
                List<String> ldokrzyz = new List<String>();
                for (int i = il - 1; i >= 0; i--)
                {
                    double r = Util.GetRandom02d();
                    if (r < pk)
                    {
                        ldokrzyz.Add(rulkopia[i]);
                        rulkopia.RemoveAt(i);
                    }
                }
                if (ldokrzyz.Count % 2 != 0)
                {
                    int rnd = Util.GetRandomCustom(rulkopia.Count);
                    ldokrzyz.Add(rulkopia[rnd]);
                    rulkopia.RemoveAt(rnd);
                }
                /*for (int i = 0; i < ldokrzyz.Count; i++)
                    Console.WriteLine(ldokrzyz[i]);*/
                List<String> lkrzyzfin = new List<String>();
                int ile = ldokrzyz.Count / 2;
                for (int i = 0; i < ile; i++)
                {
                    List<String> lkrzyztemp = new List<String>();
                    int los = Util.GetRandomCustom(ldokrzyz.Count);
                    lkrzyztemp.Add(ldokrzyz[los]);
                    ldokrzyz.RemoveAt(los);
                    los = Util.GetRandomCustom(ldokrzyz.Count);
                    lkrzyztemp.Add(ldokrzyz[los]);
                    ldokrzyz.RemoveAt(los);
                    int punkt = Util.GetRandomCustom(m - 1);
                    string t1 = lkrzyztemp[0];
                    string t2 = lkrzyztemp[1];
                    for (int j = punkt + 1; j < m; j++)
                    {
                        lkrzyztemp[0] = lkrzyztemp[0].ReplaceAt(j, t2[j]);
                        lkrzyztemp[1] = lkrzyztemp[1].ReplaceAt(j, t1[j]);
                    }
                    lkrzyzfin.Add(lkrzyztemp[0]);
                    lkrzyzfin.Add(lkrzyztemp[1]);
                }

                List<String> wszystkie = new List<string>();
                wszystkie = lancuchymut.Concat(inw).Concat(rulkopia).ToList();
                odwzorowane = new List<double>();
                for (int i = 0; i < wszystkie.Count; i++)
                {
                    odwzorowane.Add(doprzedzialu(bintodec(wszystkie[i]), a, b, m));
                }
                rastriginlista = new List<double>();
                for (int i = 0; i < odwzorowane.Count; i++)
                {
                    rastriginlista.Add(rastrigin(odwzorowane[i], A, omega, n));
                }
                List<Tuple<double, string>> polaczone = new List<Tuple<double, string>>();
                for (int i = 0; i < wszystkie.Count; i++)
                    polaczone.Add(new Tuple<double, String>(rastriginlista[i], wszystkie[i]));
                polaczone.Sort();
                polaczone.Reverse();
                Console.WriteLine("WSZYSTKIE:");
                for (int i = 0; i < polaczone.Count; i++)
                    Console.WriteLine(polaczone[i]);
                koncowe = new List<String>();
                for(int i = 0; i < 10; i++)
                {
                    koncowe.Add(polaczone[i].Item2);
                }
                odwzorowane = new List<double>();
                for (int i = 0; i < koncowe.Count; i++)
                {
                    odwzorowane.Add(doprzedzialu(bintodec(koncowe[i]), a, b, m));
                }
                rastriginlista = new List<double>();
                for (int i = 0; i < odwzorowane.Count; i++)
                {
                    rastriginlista.Add(rastrigin(odwzorowane[i], A, omega, n));
                }
                rastriginlista.Sort();
                polaczone = new List<Tuple<double, string>>();
                for (int i = 0; i < koncowe.Count; i++)
                    polaczone.Add(new Tuple<double, String>(rastriginlista[i], koncowe[i]));
                polaczone.Sort();
                polaczone.Reverse();
                pierwszy = false;
                Console.WriteLine("WYNIK:");
                for (int i = 0; i < polaczone.Count; i++)
                    Console.WriteLine(polaczone[i]);
            }

            Console.ReadKey();
        }
    }
}