#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 <pthread.h>		// program na poti "ime" izdela kvadratno PGM datoteko podane višine
#include <gsl/gsl_errno.h>	// za nadaljno obdelavo je uporabno, če je širina liha; ni pa nujno
#include <string.h>		// algoritem se da paralelizirati, ampak jaz imam samo en procesor
struct nit {			// enotska krožnica je na četrtini podane širine
	int začetek;
	int konec;	// nit, pomni, da računaš DO konca in konca ne računaš; hvala
	unsigned int * platno;
	pthread_t nit;
	int stopnja;
	int širina;
};
void pripravi_koeficiente (double * izhod, int številka) {
	while (številka) {
		*izhod++ = številka & 1 ? 1 : -1;
		številka >>= 1;
	}
}
_Atomic unsigned long long int izvs = 0, nekonv = 0;
void * računaj (void * vhod) {
	struct nit * nit = (struct nit *) vhod;
	double koeficienti[nit->stopnja+1];	// kako prikladno! polinom nte stopnje ima n+1 členov
	double ničle[2*nit->stopnja];		// ima pa n ničel, 2n so realni deli, 2n+1 pa imagin.
	gsl_poly_complex_workspace * w = gsl_poly_complex_workspace_alloc(nit->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, nit->stopnja+1, w, ničle) != GSL_SUCCESS)
			nekonv++;	// uuu, lahko bi recimo narisali tiste, ki ne konver.
		for (int j = 0; j < 2*nit->stopnja; j += 2) {
			int višs = nit->širina/2 - ničle[j+1]*(nit->širina/4);
			int širs = nit->širina/2 + ničle[j]*(nit->širina/4);
			if (višs > nit->širina || širs > nit->širina || višs < 0 || širs < 0) {
				izvs++;
				continue;
			}
			nit->platno[nit->širina*višs+širs]++;
		}
	}
	gsl_poly_complex_workspace_free(w);
	return NULL;
}
int main (int argc, char ** argv) {
	if (argc != 1+3) {
		fprintf(stderr, "takole: %s stopnja širina niti\n", argv[0] ? argv[0] : "ničle");
		return 1;
	}
	int r = 0, zač = 0, stopnja = atoi(argv[1]), širina = atoi(argv[2]), šn = atoi(argv[3]);
	gsl_set_error_handler_off();
	struct nit niti[šn]; 
	for (int i = 0; i < šn; i++) {
		niti[i].začetek = zač;
		niti[i].konec = (zač += ((1 << (stopnja+1))-1) / šn);
		niti[i].stopnja = stopnja;
		niti[i].širina = širina;
		if (!(niti[i].platno = malloc(sizeof(*niti[i].platno)*širina*širina))) {
			fprintf(stderr, "premalo delovnega spomina\n");
			return 2;
		}
		if ((r = pthread_create(&niti[i].nit, NULL, računaj, &niti[i]))) {
			fprintf(stderr, "pthread_create: %s (%d)\n", strerror(r), r);
			return 3;
		}
	}
	for (int i = 0; i < šn; i++) {
		if ((r = pthread_join(niti[i].nit, NULL))) {
			fprintf(stderr, "pthread_join: %s (%d)\n", strerror(r), r);
			return 4;
		}
	}
	printf("P5 %d %d 256\n", širina, širina);
	unsigned long long int over = 0;
	for (int i = 0; i < širina*širina; i++) {
		unsigned long long int sešt = 0;
		for (int j = 0; j < šn; j++)
			sešt += niti[j].platno[i];
		if (sešt > 65535) {
			fputc(0xFF, stdout);
			over++;
			continue;
		}
		fputc(sešt >> 8, stdout);
		fputc(sešt % 256, stdout);
	}
	for (int i = 0; i < šn; i++) {
		free(niti[i].platno);
	}
	fprintf(stderr, "%llu ničel je izven 2+2i (izven slike)\n%llu polinomov ni konvergiralo\n"
			"%llu vrednosti na sliki je preseglo najv. vrednost\n", izvs, nekonv, over);
	return 0;
}