using System;
using System.Collections.Generic;

namespace lab_6_met
{
    class Person
    {
        public string Name;
        public List<int> Genotip ;   //генотип
        public int Fenotip;    // фенотип, максимальный критерий

        public List<Person> Perents;//родитель
        public bool Mutation;//мутировал ли
        public int Index_mutation;//индекс мутации

        public Person(string name, List<int> genotip, int fenotip) { Name = name; Genotip = genotip; Fenotip = fenotip; }
        public Person(string name, List<int> genotip, int fenotip, List<Person> perens) { Name = name; Genotip = genotip; Fenotip = fenotip;  Perents = perens;  }

        public Person(string name, List<int> genotip, int fenotip, bool mutation, int index_mutation) { Name = name; Genotip = genotip; Fenotip = fenotip; Mutation=mutation; Index_mutation=index_mutation;}

    }
    class Program
    {
        public static List<int> Matrix(int m, int t1, int t2)
        {
            var rnd = new Random();
            List<int> matrix = new List<int>();
            for (int i = 0; i < m; i++)
            {
                int lot = rnd.Next(t1, t2);
                matrix.Add(lot);
                //Console.Write($"{lot}{'\t'}");
            }
            Console.WriteLine();
            matrix.Sort();
            foreach (int i in matrix)
            {
               // Console.Write($"{i}{'\t'}");
            }
            return  matrix;
        }

        public static List<int> Genotip(int m)
        {
            var rnd = new Random();
            List<int> genotip = new List<int>();
            for (int i = 0; i < m; i++)
            {
                int gen = rnd.Next(0, 255);
                genotip.Add(gen);
               // Console.Write($"{gen}{'\t'}");
            }
            return genotip;
        }

        public static int Fenotip(List<int> matrix, List<int> genotip, int n)
        {
            int[] interval = new int [n]; // интервалы верхнии границы
            int iter = Convert.ToInt32(Math.Floor(255 / Convert.ToDouble(n))); // округление промежутка интервала в меньшую сторону
            int last = iter;
            for (int i = 0; i < n; i++)
            {
                interval[i] = last;
                last += iter;
            }

            int[] rez = new int[n];
            for (int i = 0; i < genotip.Count; i++)
            {
                int index = 0;
                for (int j = 0; j < n; j++)
                {
                   if((genotip[i] <= interval[j]) & (genotip[i] >= interval[j]-iter))
                   {
                        index = j;
                   }
                   else if((genotip[i]>=iter*n) & (genotip[i] <= 255))
                   {
                        index = n - 1;
                   }
                }
                rez[index] += matrix[i];
            }

            int kriter = rez[0];
            for (int i = 0; i < n; i++)
            {
                if(kriter < rez[i])
                {
                    kriter = rez[i];
                }
            }

            return kriter;
        }

        public static Person Star( List<Person> persons) //лучшая особь
        {
            Person stars = persons[0];
            int star = persons[0].Fenotip;
            foreach (var item in persons)
            {
                if (star > item.Fenotip)
                {
                    star = item.Fenotip;
                    stars = item;
                }
            }
            Console.WriteLine($"Лучшая особь  в поколении:{stars.Name} Фенотип:{stars.Fenotip}");
            return stars;
        }

        public static bool Veroyat(double pk, string person) //метод вероятности участия красовера
        {
            int n = 10;
            int[] mas = new int[n];
            var rnd = new Random();
            double kol = 10 * pk;

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                if (i < kol)
                {
                    mas[i] = 1;
                }
                else { mas[i] = 0;}
            }

            while (n > 0)
            {
                n--;
                int k = rnd.Next(n + 1);
                int value = mas[k];
                mas[k] = mas[n];
                mas[n] = value;
            }

            bool ver;
            int val_ver = rnd.Next(0, 10);
            if (mas[val_ver] == 1)
            {
                ver = true;
            } else { ver = false; }

            if (ver)
            {
                Console.WriteLine($"Особь:{person} в скрешевании участвует!");
            }
            else { Console.WriteLine($"Особь:{person} в скрешевании не участвует!"); }

            return ver;
        }

        public static bool Veroyat_M(double pm) //вероятность мутации
        {
            int n = 10;
            int[] mas = new int[n];
            var rnd = new Random();
            double kol = 10 * pm;

            for (int i = 0; i < 10; i++)
            {
                if (i < kol)
                {
                    mas[i] = 1;
                }
                else { mas[i] = 0; }
            }

            while (n > 0)
            {
                n--;
                int k = rnd.Next(n + 1);
                int value = mas[k];
                mas[k] = mas[n];
                mas[n] = value;
            }
            bool ver;
            int val_ver = rnd.Next(0, 10);
            if (mas[val_ver] == 1)
            {
                ver = true;
            }
            else { ver = false; }

            return ver;
        }


        public static void Mutation(Person person) // мутация
        {
            var rnd = new Random();
            int index_mut = rnd.Next(0, person.Genotip.Count);
            int gen_mut = person.Genotip[index_mut];
            Console.WriteLine($"Индекс: {index_mut}: Ген: {gen_mut}");
            person.Index_mutation = index_mut;

            string BinaryCode = Convert.ToString(gen_mut, 2);
            Console.WriteLine($"{BinaryCode}");
            char[] convert_str = BinaryCode.ToCharArray();
            int [] bit = new int [8];
            int kol_elem = convert_str.Length;
            int iter = 7;

            for (int i = convert_str.Length-1; i >=0 ; i--)
            {
                bit[iter] = convert_str[i]-'0';
                iter--;
            }
            for (int i = iter; i >= 0; i--)
            {
                bit[i] = 0;
            }

            int index_change = rnd.Next(0, bit.Length);
            if (bit[index_change] == 0)
            {
                bit[index_change] = 1;
            }
            else
            {
                bit[index_change] = 0;
            }

            string bit_change = String.Join("", bit);
            int gen_change = Convert.ToInt32(bit_change, 2);
            Console.WriteLine($"строка {bit_change}, После перевода {gen_change}");
            person.Genotip[index_mut] = gen_change;

        }

        public static Person Crossing(Person person1, Person person2, double pm, List<int> matrix, int n)
        {

            string new_name = person1.Name+"_"+ person2.Name;
            var rnd = new Random();
            int k = rnd.Next(0, person1.Genotip.Count); // точка разбиения

            List<int> genotip_cild1 = new List<int>();
            List<int> genotip_cild2 = new List<int>();

            for (int i = 0; i < person1.Genotip.Count; i++)
            {
                if (i < k)
                {
                    genotip_cild1.Add(person1.Genotip[i]);
                    genotip_cild2.Add(person2.Genotip[i]);
                }
                else
                {
                    genotip_cild1.Add(person2.Genotip[i]);
                    genotip_cild2.Add(person1.Genotip[i]);
                }
            }

            List<Person> P = new List<Person>();
            P.Add(new Person(new_name, genotip_cild1, Fenotip(matrix, genotip_cild1, n), new List<Person>{person1, person2}));
            P.Add(new Person(new_name, genotip_cild2, Fenotip(matrix, genotip_cild2, n), new List<Person> { person1, person2 }));

            if (Veroyat_M(pm))
            {
                Mutation(P[0]);
                P[0].Mutation = true;
            }
            if (Veroyat_M(pm))
            {
                Mutation(P[1]);
                P[1].Mutation = true;
            }
            int new_fenotip_1 = Fenotip(matrix, P[0].Genotip, n);
            P[0].Fenotip = new_fenotip_1;
            int new_fenotip_2 = Fenotip(matrix, P[1].Genotip, n);
            P[1].Fenotip = new_fenotip_2;


            if (new_fenotip_1 < new_fenotip_2)
            {
                return P[0];
            }
            else
            {

                return P[1];

            }

        }

        public static void Print(Dictionary<int,List<Person>> generation)
        {
            foreach (var val in generation)
            {
                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine($"Поколение: {val.Key}");
                foreach (var item in val.Value)
                {
                    Console.WriteLine($"Имя:{item.Name}; Фенотип: {item.Fenotip}; Мутация:{item.Mutation}; Индек мутации:{item.Index_mutation}");
                    Console.WriteLine("Генотип:");
                    foreach (var gen in item.Genotip)
                    {
                        Console.Write($"{gen} {'\t'}");
                    }
                    Console.WriteLine();
                    Console.Write("Родители:");
                    foreach (var pen in item.Perents)
                    {
                        if(pen==null)
                        {
                            Console.Write($"Начальное поколение!");
                            break;
                        }
                        else
                        {
                            Console.Write($"{pen.Name} {'\t'}");
                        }

                    }
                    Console.WriteLine();
                    Console.WriteLine();
                }
                Console.WriteLine();

            }
            Console.WriteLine();
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine("Введите данные:");
            Console.WriteLine("Число задач:");
            int m = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("Число процессоров:");
            int n = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("Диапазон 1:");
            int t1= Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("Диапазон 2:");
            int t2 = Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("Вероятность красовера (указывать значение через запятую):");
            double pk = Convert.ToDouble(Console.ReadLine()); //вероятность кросовера
            Console.WriteLine("Вероятность мутации:");
            double pm= Convert.ToDouble(Console.ReadLine()); //вероятность мутации
            Console.WriteLine("Количество особей в начале:");
            int k = Convert.ToInt32(Console.ReadLine()); // количесвто особей в поколении
            Console.WriteLine("Колличество раз повторений особей в поколениях:");
            int kpovtor = Convert.ToInt32(Console.ReadLine()); // количество раз сколько особь повторяется в поколениях

            List<int> matrix = Matrix(m, t1, t2);

            Dictionary<int, List<Person>> generation = new Dictionary<int, List<Person>>(); //библиотека поколений

            int key = 0;
            List<Person> persons = new List<Person>();
            for (int i= 0; i < k; i++)
            {
                string name = "O" + Convert.ToString(i);
                List<int> genotip = Genotip(m);
                int fen = Fenotip(matrix, genotip, n);
                List<Person> parens = new List<Person> { null, null };
                persons.Add(new Person(name, genotip, fen,parens));
            }
            generation.Add(key, persons);

            foreach (var item in generation[0])
            {
                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine($"Name:{item.Name}");
                Console.WriteLine("Genotip:");
                foreach (var i in item.Genotip)
                {
                    Console.Write($"{i} {'\t'}");
                }
                Console.WriteLine();
                Console.WriteLine($"Fenotip:{ item.Fenotip}");
            }
            Console.WriteLine();
            List<Person> person_star_gener = new List<Person>();
            person_star_gener.Add(Star(generation[0])); // лучшая особь среди первого поколения

            //слудующие поколения
            var rnd = new Random();
            int index_pokolen = 1;

            string lastBestGenotype = "";
            int sameGenotypeCount = 0;

            while (sameGenotypeCount <= kpovtor)
            {

                List<Person> Gener = new List<Person>();

                for (int i = 0; i < k; i++)
                {
                    bool flag_one = false;
                    Person person_gen1 = generation[index_pokolen-1][0];

                    while (flag_one == false)
                    {

                        int index_gener1 = rnd.Next(0, k);

                        flag_one = Veroyat(pk, generation[index_pokolen-1][index_gener1].Name);
                        if (flag_one)
                        {
                            Gener.Add(generation[index_pokolen - 1][index_gener1]);
                            person_gen1 = generation[index_pokolen - 1][index_gener1];
                            break;
                        }

                    }

                    List<Person> sort_person = generation[index_pokolen - 1].GetRange(0, persons.Count); //индекс 0 поколения ключ
                    sort_person.Remove(person_gen1);

                    bool flag_tuo = false;

                    while (flag_tuo == false)
                    {
                        int index_gener2 = rnd.Next(0, sort_person.Count);
                        Person person_gener = sort_person[index_gener2];

                        flag_one = Veroyat(pk, person_gener.Name);
                        if (flag_one)
                        {
                            Gener.Add(person_gener);
                            break;
                        }

                    }

                }

                int index_k = 0;
                List<Person> next_generation = new List<Person>();

                for (int i = 0; i < Gener.Count - 1; i++)
                {

                    Person star_person = generation[index_pokolen - 1][index_k];

                    Console.WriteLine();

                    if (i % 2 == 0)
                    {
                        Console.WriteLine();
                        Person cildren1 = Gener[i];
                        Person cildren2 = Gener[i + 1];

                        Person cildren_rez = Crossing(cildren1, cildren2, pm, matrix, n);
                        Console.WriteLine(cildren_rez.Name, cildren_rez.Fenotip, cildren_rez.Perents);
                        Console.WriteLine();
                        index_k++;

                        if (star_person.Fenotip < cildren_rez.Fenotip)
                        {
                            next_generation.Add(star_person);
                            Console.WriteLine($"{star_person.Name}:{star_person.Fenotip}");
                        }
                        else
                        {
                            next_generation.Add(cildren_rez);
                            Console.WriteLine($"{cildren_rez.Name}:{cildren_rez.Fenotip}");
                        }

                    }
                }
                generation.Add(index_pokolen, next_generation);

                var bestPerson = Star(next_generation);
                person_star_gener.Add(bestPerson);// лучшая особь следующего поколения

                if(!(String.Equals(lastBestGenotype, String.Join("", bestPerson.Genotip))))
                {
                    lastBestGenotype = String.Join("", bestPerson.Genotip);
                    sameGenotypeCount = 0;
                }
                else
                {
                    sameGenotypeCount++;
                }

                index_pokolen =index_pokolen+1;

            }
            Print(generation);
            foreach (var item in person_star_gener)
            {
                Console.WriteLine($"Имя:{item.Name}; Фенотип: {item.Fenotip}; Мутация:{item.Mutation}; Индек мутации:{item.Index_mutation}");
                Console.WriteLine("Генотип:");
                foreach (var gen in item.Genotip)
                {
                    Console.Write($"{gen} {'\t'}");
                }
                Console.WriteLine();
            }
            Console.WriteLine();




        }
    }
}