/**************************/
/*  infection.cxxプログラム  */
/**************************/

/* "感染"のエージェントシミュレーション  */
// 2次元平面で動作するエージェント群
// 2種類のエージェントが相互作用します
// gnuplotで1秒ごとに出力します

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> //乱数
#include <math.h>
#include <unistd.h> //gnuplot

using namespace std;


#define BUFSISE 256 //入力バッファ用配列の長さ
#define N 100 //エージェントの個数:a[]がN個
#define N_OF_A 2 //エージェントの属性値の個数
#define TIMELIMIT 100 //打ち切り時間
#define SEED RAND_MAX-1 //乱数の種
#define R 0.1 //近距離を規定する数値

//カテゴリ１のエージェントの速度
#define DX 0.1
#define DY 0.1

//以下はgnuplot利用のための定義
#define ATMPFILE "Non-infected.tmp" //一時ファイルのファイル名
#define BTMPFILE "infected.tmp" //一時ファイルのファイル名
#define GNUPLOT "/usr/local/Cellar/gnuplot/5.2.8/bin/gnuplot" //gnuplotのパスを指定
#define RANGE 10 //gnuplotの出力領域

//座標値(2次元ベクトル)の表現
struct coordinate {
    double x; //x座標
    double y; //y座標
};

//エージェントの表現
struct agent{
    int category ; //エージェントの種類
    struct coordinate coord ; //座標
    double dattribute[N_OF_A]; //属性値(実数)
    int iattribute[N_OF_A] ; //属性値(整数)
};

//関数のプロダクト宣言
void calcnext(struct agent a[]); //次時刻の状態を計算
void fputstate(struct agent a[], int t); //状態を出力
double frand(void); //実数乱数
void cat0(struct agent *cat0agent, struct agent a[]);//カテゴリの計算メソッド
void cat1(struct agent *cat1agent) ; //カテゴリ1の計算メソッド
 
 //大域変数
 double factor=1.0 ; //カテゴリ1のエージェントの歩幅

 /********************************************/
 /*  main()関数 ******************************/
 /*******************************************/
 int main(int argc, char *argv[])
 {
     struct agent a[N]={0}; //エージェント
     int t ;
     FILE *gnuplot ; //gnuplotと通信用パイプ

     //factorの初期化
     if(argc>=2){//factorの指定がある。なければ1のまま
     factor=atof(argv[1]);
     }
     cout << "factor:" << factor <<"\n";

     //パイプを開く
     if((gnuplot=popen(GNUPLOT " -persist", "w"))==NULL){
         //パイプがひらけない
         cout <<"パイプがひらけません\n";
         exit(1) ;
     } 

     //gnuplotの初期設定
     srand(SEED) ;//乱数の初期化
     //エージェントの設定
     //初めの感染者a[0]は(x,y)にいる
     a[0].category=1 ;
     a[0].coord.x=2 ;
     a[0].coord.y=-2 ;

     //エージェントシミュレーション
     for(t=1; t<=TIMELIMIT; t++){//打ち切り時間まで計算
     cout << "t=" << t << "\n";
     calcnext(a) ;//次時刻の状態を計算
     fputstate(a,t) ;//状態ファイル出力(t秒ごとに出力される)
     //gnuplotで描画
     fprintf(gnuplot, "plot \"" ATMPFILE "\" ,\"" BTMPFILE "\"with points pt 4\n" ) ;
     fflush(gnuplot) ;
     sleep(1) ; //表示の待ち合わせ
     }

     return 0;
 }

 /*******************************/
 /*  calcnext()関数             */
 /*  次時刻の状態を計算            */
 /********************************/
 void calcnext(struct agent a[])
 {
     int i;
     for(i=0; i<N; i++)
     {
         //各エージェントの計算
         if(a[i].category==0)//カテゴリ0
         cat0(&a[i],a) ;
         else if(a[i].category==1)//カテゴリ1
         cat1(&a[i]) ;
         else //合致するカテゴリがない
         fprintf(stderr, "ERROR カテゴリがありません.(%d)\n",i) ;

     }
 }

 /***********************************/
 /* cat0()関数 カテゴリ0の計算メソッド]*/
 /*      非感染者の計算              */
 /***********************************/
 void cat0(struct agent *cat0agent, struct agent a[])
{
    int i ;

    double c0x,c0y, ax, ay ; //距離の計算に使う変数
    for(i=0; i<N; i++){
        if(a[i].category==1){
            //カテゴリ1(感染者)のエージェントとの距離を調べる
            c0x=(*cat0agent).coord.x ;
            c0y=(*cat0agent).coord.y ;
            ax=a[i].coord.x ;
            ay=a[i].coord.y ;
            if(((c0x-ax)*(c0x-ax)+(c0y-ay))<R){
                (*cat0agent).category=1 ;//カテゴリ1に変身
                return ;
            }
        }
    }
    //乱数によって移動する
    (*cat0agent).coord.x+=(frand()-0.5) ;
    (*cat0agent).coord.y+=(frand()-0.5) ;
}
/*****************************/
/* fputstate()関数: 状態出力   */
/*****************************/
void fputstate(struct agent a[], int t)
{
    int i; 
    FILE *fpa, *fpb ; //一時ファイルのファイルポインタ
    //一時ファイルを開く
    if((fpa=fopen(ATMPFILE, "w"))==NULL){
        //一時ファイルがひらけない
        fprintf(stderr, "一時ファイルAがひらけません\n") ;
        exit(1) ;
    }
    if((fpb=fopen(BTMPFILE, "w"))==NULL){
        //一時ファイルBが開けない
        fprintf(stderr, "一時ファイルBが開けません\n") ;
        exit(1) ;
    }
    for(i=0; i<N; i++)
    {
        //カテゴリと座標の出力
        if(a[i].category==0)
        fprintf(fpa, "%1f %1f\n" , a[i].coord.x, a[i].coord.y) ;
        else
        fprintf(fpb, "%1f %1f\n" , a[i].coord.x, a[i].coord.y) ;
        
    }
    fclose(fpa) ;//一時ファイルを閉じる
    fclose(fpb) ;//一時ファイルを閉じる
}
/***********************************/
/*  cat1()関数: カテゴリ1の計算メソッド*/
/***********************************/
void cat1(struct agent *catlagent)
{
    (*catlagent).coord.x+=(frand()-0.5)*factor ;
    (*catlagent).coord.y+=(frand()-0.5)*factor ;
}
/**********************************/
/*　frand()関数; 実数乱数         */
/**********************************/
double frand(void){
    return (double)rand()/RAND_MAX ;
}