#include <stdlib.h>		// navdih za to je tedx predstavitev andreja bauerja z naslovom ničle
#include <stdio.h>		// to je izris ničel littlewoodovih polinomov
#include <gsl/gsl_poly.h>	// prevod: gcc -Wall -Wextra ničle.c -lgsl -lm -pthread
#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 <pthread.h>
struct nit {
	int začetek;
	int konec;	// nit, pomni, da računaš DO konca in konca ne računaš; hvala
};
void pripravi_koeficiente (double * izhod, int številka) {
	while (številka) {
		*izhod++ = številka & 1 ? 1 : -1;
		številka >>= 1;
	}
}
pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
_Atomic int izvs = 0, nekonvergiranih = 0, stopnja, ši;
unsigned char * slika;
void * računaj (void * vhod) {
	double koeficienti[stopnja+1];	// kako prikladno! polinom nte stopnje ima n+1 členov
	double ničle[2*stopnja];	// ima pa n ničer, 2n+0 so realni deli, 2n+1 pa imaginarni
	struct nit * nit = (struct nit *) vhod;
	gsl_poly_complex_workspace * w = gsl_poly_complex_workspace_alloc(stopnja+1);
	for (int i = nit->začetek; i < nit->konec; i++) {
		pripravi_koeficiente(koeficienti, i); // noben člen ni 0, vsi so bodisi 1 bodisi -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 višs = ši/2 - ničle[j+1]*(ši/4);
			int širs = ši/2 + ničle[j]*(ši/4);
			if (višs > ši || širs > ši || višs < 0 || širs < 0) {
				izvs++;
				continue;
			}
			pthread_mutex_lock(&mutex);
			slika[2*ši*višs+širs*2+1]++;
			if (!slika[2*ši*višs+širs*2+1])
				if (slika[2*ši*višs+širs*2] != 255)
					slika[2*ši*višs+širs*2]++;
			pthread_mutex_unlock(&mutex);
		}
	}
	gsl_poly_complex_workspace_free(w);
	free(nit); return NULL;
}
int main (int argc, char ** argv) {
	if (argc != 1+4) {
		fprintf(stderr, "takole: %s stopnja ime širina niti\n", argv[0] ? argv[0] : "ničle");
		return 1;
	}
	int r = 0, kje_začeti = 0, fd, šn = atoi(argv[4]);
	stopnja = atoi(argv[1]);
	ši = atoi(argv[3]);
	pthread_t niti[šn];
	if ((fd = open(argv[2], O_CREAT | O_RDWR, 00664)) == -1) {
		perror("open");
		return 2;
	}
	if (ftruncate(fd, 128 + ši*ši*2) == -1) {
		perror("ftruncate");
		if (close(fd) == -1)
			perror("close");
		return 3;
	}
	void * p;
	if ((p = mmap(NULL, 128 + ši*ši*2, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0)) == MAP_FAILED) {
		perror("mmap");
		if (close(fd) == -1)
			perror("close");
		return 4;
	}
	slika = (unsigned char *) p + 128;
	memset(p, 0, 128 + ši*ši*2);
	sprintf(p, "P5\n\n%58d\n%58d\n65535\n", ši, ši);	// precisely calculated with dc(1) (:
	gsl_set_error_handler_off();
	for (int i = 0; i < šn; i++) {
		struct nit * nit = malloc(sizeof(struct nit));
		nit->začetek = kje_začeti;
		nit->konec = (kje_začeti += ((1 << (stopnja+1))-1) / šn);

		if ((r = pthread_create(niti+i, NULL, računaj, nit))) {
			fprintf(stderr, "pthread_create: %s (%d)\n", strerror(r), r);
			r = 5; goto r;
		}
	}
	for (int i = 0; i < šn; i++) {
		if ((r = pthread_join(niti[i], NULL))) {
			fprintf(stderr, "pthread_join: %s (%d)\n", strerror(r), r);
			r = 6; goto r;
		}
	}
r:
	if (munmap(p, 128 + ši*ši*2) == -1)
		perror("munmap");	// nima smisla ukinjat programa, sistem si je sam kriv >:)
	if (close(fd) == -1)	
		perror("close");
	printf("%d ničel je izven 2+2i\n%d polinomov ni konvergiralo\n", izvs, nekonvergiranih);
	return r;
}