/*
	cht.cpp
*/
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;

// .bmp ファイルのヘッダー　少し省略しています
typedef struct {
  char bfType[2];	// 'BM'
  int bfSize;		// ファイルサイズ、4 byte
  char bfReserved1[2];	// 常に 0
  char bfReserved2[2]; 
  int bfOffBits;	// ファイル先頭から画像データまでのオフセット
  int bcSize;		// ヘッダーサイズ
  int bcWidth;		// 画像の幅 (ピクセル)  
  int bcHeight;		// 画像の高さ (ピクセル)、負数なら画像データは上から下
  short int bcPlanes;	// プレーン数、常に 1
  short int bcBitCount;	// 1 画素あたりのデータサイズ (bit)、256 色ビットマップなら 8
  int biCompresson;	// 圧縮形式、0:無圧縮
  int biSizeImage;	// 画像データ部のサイズ (byte)
  int biPad[4];
} bmp_hdr;

bmp_hdr* q;
int a_c; float a_v[2];	// command line argument
unsigned char *m0, *m1;	// malloc() で確保したメモリーの先頭アドレス
int bsz1 = 3*(516*516)+512;	// white24.bmp を読み込み、描画する
int bsz2 = 3*(510*510);		// 計算結果を一時格納する領域

// メモリー内容を 16 進表示でダンプ
void dump(unsigned char* d0, unsigned char* bse, int nl) {
    int n, m;

    for (n = 0; n < nl; n += 1) {
	printf(" %06d: ", d0 - bse);	// 注： 相対アドレスは 10 進数
	for (m = 0; m < 8; m += 1) {	// ↓ *d0++ はヨクナイ
	    printf("%02x %02x %02x  ", *d0, *(d0+1), *(d0+2));
	    d0 += 3;
	}
	printf("\n");
    }
}

// 「朱に交われば赤くなる」の 二次元版
float npx4(unsigned char* p0, unsigned char* p1, unsigned char* p2) {
    // float k0 = 1.0;
    const float k1 = sqrt(2);		// 重みづけ係数
    const float k2 = 4*(sqrt(2)+1);	// 中心点は全体９点の 1/2 の重み
    const float k3 = 1/(8*(sqrt(2)+1));	// １に正規化
    float rv;

    rv = *p2 + *(p2+6) + *p0 + *(p0+6);	// 地図で言う、北西・北東・南西・南東方向の斜め隣
    rv += k1*(*(p2+3) + *p1 + *(p1+6) + *(p0+3)); // 同、北・西・東・南の隣
    rv += k2*(*(p1+3));			// 注目する中心点
    return k3*rv;
}

// 以下、中心点の重みが、順に小さくなる関数
float npx3(unsigned char* p0, unsigned char* p1, unsigned char* p2) {
    const float k1 = sqrt(2);		// 重みづけ係数
    const float k2 = 3*(sqrt(2)+1);	// 中心点は全体９点の 3/7 の重み
    const float k3 = 1/(7*(sqrt(2)+1));
    float rv;

    rv = *p2 + *(p2+6) + *p0 + *(p0+6);
    rv += k1*(*(p2+3) + *p1 + *(p1+6) + *(p0+3));
    rv += k2*(*(p1+3));
    return k3*rv;
}

float npx2(unsigned char* p0, unsigned char* p1, unsigned char* p2) {
    const float k1 = sqrt(2);		// 重みづけ係数
    const float k2 = 2*(sqrt(2)+1);	// 中心点は全体９点の 1/3 の重み
    const float k3 = 1/(6*(sqrt(2)+1));
    float rv;

    rv = *p2 + *(p2+6) + *p0 + *(p0+6);
    rv += k1*(*(p2+3) + *p1 + *(p1+6) + *(p0+3));
    rv += k2*(*(p1+3));
    return k3*rv;
}

float npx1(unsigned char* p0, unsigned char* p1, unsigned char* p2) {
    const float k1 = sqrt(2);		// 重みづけ係数
    const float k2 = sqrt(2)+1;		// 中心点は全体９点の 1/5 の重み
    const float k3 = 1/(5*(sqrt(2)+1));
    float rv;

    rv = *p2 + *(p2+6) + *p0 + *(p0+6);
    rv += k1*(*(p2+3) + *p1 + *(p1+6) + *(p0+3));
    rv += k2*(*(p1+3));
    return k3*rv;
}

// 描画
void df1(unsigned char* s0) {
    unsigned char *p0, *p1, *p2, *d, c;
    int i, j, k1, k2, n, nmax = 0;

// 背景
    c = 64;
    for (i = 0; i < 512; i += 1) {
	d = s0 + 3*(516*(i+2) + 2);	// 余白 2 pixel づつ
	for (j = 0; j < 512; j += 1)
	    *d++ = c, *d++ = c, *d++ = c;
    }

// 「タネ」 を作る
#if 0	// 縦長三角形
    if (a_c >= 2)
	if (a_v[0] > 0 && a_v[0] <= 400) {
	    nmax = a_v[0];
	    printf(" nmax: %d\n", nmax);
	}
    c = 255;
    k1 = 256-70; k2 = 256+70;
    for (i = 256-92; i < 512; i += 1) {
	d = s0 + 3*(516*(i+2) + 2);
	for (j = 0; j < 512; j += 1) {
	    if (k1 <= j && j < k2)
		*d++ = 0, *d++ = c, *d++ = c;
	    else
		d += 3;
	}
	if (i % 3 == 2)
	    k1 += 1, k2 -= 1;
	if (k1 >= k2)
	    break;
    }
    printf("df1: i %d, k1 %d, k2 %d\n", i, k1, k2);

#else	// 楕円形モドキ

    float oxi, oyj;
    float a, b, th, mt = 0.25;

    if (a_c >= 2)
	mt = a_v[0];
    if (a_c >= 3)
	nmax = (int)a_v[1];
    printf(" mt: %f, nmax %d\n", mt, nmax);
    c = 255;
    for (i = 0; i < 512; i += 1) {
	d = s0 + 3*(516*(i+2) + 2);
	oxi = 256-i;
	for (j = 0; j < 512; j += 1) {
	    oyj = 256-j;
	    a = pow(pow(oxi, 2) + pow(oyj, 2), 0.5);
	    th = (oxi != 0) ? atan(oyj/oxi) : M_PI/2;
	    b = 120 + 80*cos(mt*th);
	    if (a < b)
		*d++ = 0, *d++ = c, *d++ = c;  // 黄色
	    else
		d += 3;
	}
    }
#endif

#if 0
// 計算処理のテスト用データ（左下隅に転送する）
    unsigned char tda[] = {
	0xc0, 0x80, 0x40,  0xc0, 0x80, 0x40,  0xc0, 0x80, 0x40,
	0xc0, 0x80, 0x40,  0xc0, 0x80, 0x40,  0xc0, 0x80, 0x40,
	0xc0, 0x80, 0x40,  0xc0, 0x80, 0x40,  0xc0, 0x80, 0x40 };
    unsigned char *tdp = tda;

    for (i = 0; i < 3; i += 1) {
	d = s0 + 3*(516*(i+2) + 2);  // 余白 2 pixel
	for (j = 0; j < 3; j += 1) {
	    *d++ = *tdp++; *d++ = *tdp++; *d++ = *tdp++;
	}
    }
    for (i = 0; i < 3; i += 1)
	dump(s0 + 3*(516*(i+2) + 2), s0, 1);
#endif

// 描画の本体
    for (n = 0; n < (int)nmax; n += 1) {  // 一回では変化が僅かなので、繰り返す
	d = m1;				// 計算結果の一時格納場所
	for (i = 1; i < 511; i += 1) {	// i, j の範囲に注意
	    p0 = s0 + 3*(516*(i+2-1) + 2);
	    p1 = s0 + 3*(516*(i+2) + 2);
	    p2 = s0 + 3*(516*(i+2+1) + 2);
	    for (j = 1; j < 511; j += 1) {
		c = npx1(p0++, p1++, p2++);
		*d++ = (c == 10) ? 9 : c;
		c = npx1(p0++, p1++, p2++);
		*d++ = (c == 10) ? 9 : c;
		c = npx1(p0++, p1++, p2++);
		*d++ = (c == 10) ? 9 : c;
	    }
	}
	// 結果を書き戻す
	d = m1;
	for (i = 1; i < 511; i += 1) {
	    p1 = s0 + (3*(516*(i+2) + 2) + 3);
	    for (j = 1; j < 511; j += 1)
		*p1++ = *d++, *p1++ = *d++, *p1++ = *d++;
	}
	if (n % 20 == 0)
	    dump(s0 + 3*(516*(190+2) + 184), s0, 1);
    }
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    FILE* fp;		// 入出力ファイルの FILE*
    size_t n;		// fread() などの戻り値
    unsigned char *s;

// コマンドライン アーギュメント の処理
    a_c = argc;
    if (a_c >= 2)
	sscanf(argv[1], "%f", &a_v[0]);
    if (a_c >= 3)
	sscanf(argv[2], "%f", &a_v[1]);
    printf("a_c %d: a_v %f, %f\n", a_c, a_v[0], a_v[1]);
    if (a_c > 3) {
	printf("Bye.\n");
	return -1;
    }

// malloc() 実行
    m0 = (unsigned char *)malloc(bsz1 + bsz2);
    if (!m0) {
	printf("malloc() fail.\n");
	return -1;
    }
    m1 = m0 + bsz1;
    printf("m0 0x%x, size %d, m1 0x%x size %d\n", m0, bsz1, m1, bsz2);

// 読み込み
    fp = fopen("white24.bmp", "r");
    if (!fp) {
	printf("fopen(r) fail.\n");
	return -1;
    }
    n = fread(m0, sizeof(unsigned char), bsz1, fp); // ホントは size を調べるべき
    printf("%d byte read.\n", n);
    if (n <= 0)
	return -1;
    fclose(fp);

// ファイル *.bmp のヘッダーを表示
    q = (bmp_hdr *)(m0-2);	// 謎の -2 です
    s = (unsigned char *)m0;
    printf("%c%c, ", *s, *(s+1));
    printf("fSize %d, offset 0x%x, width %d, height %d, planes %d, bit/px %d\n",
	q->bfSize, q->bfOffBits, q->bcWidth, q->bcHeight, q->bcPlanes, q->bcBitCount);
    printf("compr %d, imSize %d, biPad 0x%x 0x%x 0x%x 0x%x\n",
	q->biCompresson, q->biSizeImage, q->biPad[0], q->biPad[1],
	q->biPad[2], q->biPad[3]);
    if (q->biSizeImage < 3*516*516) {
	printf("'white24.bmp' too small.\n");
	return -1;
    }  // ヘッダーの内容が妥当であるかのチェックは、だいぶ省略

// 出力ファイル open
    fp = fopen("cht.bmp", "w");
    if (!fp) {
	printf("fopen(w) fail.\n");
	return -1;
    }

// 描画
    df1(m0 + q->bfOffBits);

// ファイル書き込み
    n = fwrite(m0, sizeof(unsigned char), n, fp);
    printf("cht.bmp: %d byte written.\n", n);

// 終了
    fclose(fp);
    free(m0);
    system("mspaint cht.bmp");  // mspaint 実行
    return 0;
}