#include <stdlib.h>		// navdih za to je tedx predstavitev andreja bauerja z naslovom ničle
#include <stdio.h>		// to je izris ničel littlewoodovih polinomov v manj kot 105 vrsticah
#include <gsl/gsl_poly.h>	// prevod: gcc (-Ofast) -Wall -Wextra -pedantic -lgsl -lm ničle.c
#include <sys/types.h>		// program na poti "ime" izdela kvadratno PGM datoteko podane višine
#include <sys/stat.h>		// za nadaljno obdelavo je uporabno, če je širina liha; ni pa nujno
#include <fcntl.h>		// algoritem se da paralelizirati, ampak jaz imam samo en procesor
#include <sys/mman.h>		// enotska krožnica je na četrtini podane širine
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <gsl/gsl_errno.h>
#include <math.h>
void pripravi_koeficiente (double * izhod, int številka, int koeficientov) {
	while (koeficientov--) {
		*izhod++ = številka & 1 ? 1 : -1;
		številka >>= 1;
	}
}
int main (int argc, char ** argv) {
	int izven_slike = 0;
	int nekonvergiranih = 0;
	if (argc != 1+3 && argc != 1+4) {
		fprintf(stderr, "uporaba: %s stopnja ime širina [razvij 1/4 krožnice]\n",
				argv[0] ? argv[0] : "ničle");
		return 1;
	}
	long long int šir = atoi(argv[3]);
	int fd;
	if ((fd = open(argv[2], O_CREAT | O_RDWR, 00664)) == -1) {
		perror("open");
		return 2;
	}
	if (ftruncate(fd, 128 + šir*šir) == -1) {
		perror("ftruncate");
		if (close(fd) == -1)
			perror("close");
		return 3;
	}
	void * p;
	if ((p = mmap(NULL, 128+šir*šir, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0)) == MAP_FAILED) {
		perror("mmap");
		if (close(fd) == -1)
			perror("close");
		return 4;
	}
	unsigned char * slika = (unsigned char *) p + 128;
	char * razvij = argv[4];
	memset(p, 0, 128 + šir*šir);
	sprintf(p, "P5\n\n%57lld\n%57lld\n255\n", šir, šir);
	long long int stopnja = atoi(argv[1]);
	double koeficienti[stopnja+1];		// kako prikladno! polinom nte stopnje ima n+1 členov
	double ničle[2*stopnja];		// ima pa n ničel, 2n so realni deli, 2n+1 pa imagin.
	gsl_set_error_handler_off();
	gsl_poly_complex_workspace * w = gsl_poly_complex_workspace_alloc(stopnja+1);
	int prej_izpisano = 6969;
	unsigned int over = 0;
	for (long long int i = 0; i < 1LL << (stopnja+1); i++) {
		if (prej_izpisano != i*1000/(1LL << (stopnja+1))) {
			prej_izpisano = i*1000/(1LL << (stopnja+1));
			fprintf(stderr, "\rRačunam in rišem ničle: %d promilov", prej_izpisano);
		} // noben člen ni 0, vsi so bodisi 1 bodisi -1
		pripravi_koeficiente(koeficienti, i, stopnja+1);
		if (gsl_poly_complex_solve(koeficienti, stopnja+1, w, ničle) != GSL_SUCCESS)
			nekonvergiranih++;	// uuu, lahko bi recimo narisali tiste, ki ne konver.
		for (int j = 0; j < 2*stopnja; j += 2) {
			int širina_na_sliki, višina_na_sliki;
			if (razvij) {
				double razd = sqrt(ničle[j]*ničle[j]+ničle[j+1]*ničle[j+1]);
				if (ničle[j] < 0 || ničle[j+1] < 0)
					continue; // to ne šteje za izven_slike
				širina_na_sliki = atan2(ničle[j], ničle[j+1])/M_PI*šir*2;
				višina_na_sliki = razd*šir/2;
			} else {
				višina_na_sliki = šir/2 - ničle[j+1]*(šir/4);
				širina_na_sliki = šir/2 + ničle[j]*(šir/4);
			}
			if (višina_na_sliki > šir || širina_na_sliki > šir
					|| višina_na_sliki < 0 || širina_na_sliki < 0) {
				izven_slike++;
				continue;
			}
			if (slika[šir*višina_na_sliki+širina_na_sliki] == 255)
				over++;
			else
				slika[šir*višina_na_sliki+širina_na_sliki]++;
		}
	}
	fprintf(stderr, "\r                KONČANO                \n");
	gsl_poly_complex_workspace_free(w);
	if (munmap(p, 128 + šir*šir
				) == -1)
		perror("munmap");	// nima smisla ukinjat programa, sistem si je sam kriv >:)
	if (close(fd) == -1)	
		perror("close");
	printf("%u ničel je izven 2+2i (izven slike)\n%u polinomov ni konvergiralo\n"
			"%d overflowov na sliki\n", izven_slike, nekonvergiranih, over);
	return 0;
}