/* exercise08.c : 教科書 2-19 参照 */
/* compile: cc -o exercise08 exercise08.c -g -O2 -Wall -lglfw -lGLU -lGL -lX11 -lXrandr -lm */

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <unistd.h>
#include <GL/glfw.h>

typedef struct Ball{
	double x, y;   /* ボールの中心位置 */
	double vx, vy;     /* ボールの移動速度 */
	double r;               /* ボールの半径 */
	double mass;
}ball;



/* 円を描画する */
void circle(double x, double y, double r)
{
	int const N = 24;             /* 円周を 24分割して線分で描画することにする */
	int i;
	
	glBegin(GL_LINE_LOOP);
	for (i = 0; i < N; i++)
		glVertex2d(x + cos(2 * M_PI * i / N) * r, y + sin(2 * M_PI * i / N) * r);
	glEnd();
}

double dist(ball b1, ball b2, double* rx, double* ry){
	*rx = (b2.x - b1.x);
	*ry = (b2.y - b1.y);

	return sqrt( (*rx)*(*rx) + (*ry)*(*ry) );
}

double dist2(ball b1, ball b2){
	return (b1.x-b2.x)*(b1.x-b2.x) + (b1.y-b2.y)*(b1.y-b2.y) ;
}

double calc_f(ball b1, ball b2, double* fx, double* fy){
	double r, rx, ry;
	double G=10;
	r = dist(b1, b2, &rx, &ry);

	*fx = (G*b1.mass*b2.mass / (r*r)) * (rx/r);
	*fy = (G*b1.mass*b2.mass / (r*r)) * (ry/r);

	
	return sqrt( (*fx)*(*fx) + (*fy)*(*fy) );
}

int main(void)
{
	ball Ball[5];
	int i, j;
	//double restitution = 0.99; /* はねかえり係数 */
	int width = 640, height = 400; /* ウィンドウのサイズ */
	Ball[0].x = 0;    Ball[0].y = 0; Ball[0].vx = 0.0; Ball[0].vy = 0.0; Ball[0].r = 10.0; Ball[0].mass = 100.0;
	Ball[1].x = 70; Ball[1].y = 0; Ball[1].vx = 0.0; Ball[1].vy = 5.0; Ball[1].r = 2.0; Ball[1].mass = 1.0;
	Ball[2].x = 100; Ball[2].y = 0; Ball[2].vx = 0.0; Ball[2].vy = 3.5; Ball[2].r = 4.0; Ball[2].mass = 2.0;
	Ball[3].x = 0; Ball[3].y = 80; Ball[3].vx = -3.5; Ball[3].vy = 0.0; Ball[3].r = 2.0; Ball[3].mass = 1.0;
	Ball[4].x = 0; Ball[4].y = 120; Ball[4].vx = 2.0; Ball[4].vy = 0.0; Ball[4].r = 4.0; Ball[4].mass = 2.0;

	
	/* グラフィック環境を初期化して、ウィンドウを開く */
	glfwInit();
	glfwOpenWindow(width, height, 0, 0, 0, 0, 0, 0, GLFW_WINDOW);
	
	glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
	glLoadIdentity();             /* 投影以外の座標変換は行わない */
	glScaled(2,2,2);
	glRotated(60,1,0,0);
	glRotated(60,0,0,1);
	
	for (;;) {
		/* Esc が押されるかウィンドウが閉じられたらおしまい */
		if (glfwGetKey(GLFW_KEY_ESC) || !glfwGetWindowParam(GLFW_OPENED))
			break;
		
		glfwGetWindowSize(&width, &height); /* 現在のウィンドウサイズを取得する */
		glViewport(0, 0, width, height); /* ウィンドウ全面をビューポートにする */
		
		glMatrixMode(GL_PROJECTION);
		glLoadIdentity();
		glOrtho(-200, 200, -200, 200, -200.0, 200.0); /* この範囲の空間をビューポートに投影する */
		
		glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f);
		glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); /* バックバッファを黒で塗り潰す */

//X-axis
		glColor3d(1, 0, 0);
		glBegin(GL_LINES);
		glVertex3d(-100,0,0);
		glVertex3d(100,0,0);
		glEnd();
//Y-axis
		glColor3d(0, 1, 0);
		glBegin(GL_LINES);
		glVertex3d(0,-100,0);
		glVertex3d(0,100,0);
		glEnd();
//Z-axis
		glColor3d(0, 0, 1);
		glBegin(GL_LINES);
		glVertex3d(0,0, -100);
		glVertex3d(0,0, 100);
		glEnd();
		
		
		for(i=0; i<5; i++){
		/* ウィンドウのサイズが変更されても、ボールがウィンドウ外に出ていかないようにする */
			Ball[i].x = fminl(Ball[i].x,  width - Ball[i].r);
			Ball[i].y = fminl(Ball[i].y,  height - Ball[i].r);
		

			for(j=i+1; j<5; j++){
				double fx, fy;
				calc_f(Ball[i], Ball[j], &fx, &fy);
				//printf("%d %d %lf %lf\n", i, j, fx, fy);
				Ball[i].vx += fx/Ball[i].mass;
				Ball[i].vy += fy/Ball[i].mass;
				Ball[j].vx -= fx/Ball[j].mass;
				Ball[j].vy -= fy/Ball[j].mass;
			}
		}

		for(i=0; i<5; i++){
		/* ボールを移動 */
			Ball[i].x += Ball[i].vx;
			Ball[i].y += Ball[i].vy;

		
		/* ウィンドウの上下左右の端にぶつかったらバウンド */
		/*
		if (Ball[i].x <= Ball[i].r || Ball[i].x >= width - Ball[i].r)
			Ball[i].vx = -restitution*Ball[i].vx;
		if (Ball[i].y <= Ball[i].r || Ball[i].y >= height - Ball[i].r)
			Ball[i].vy = -restitution*Ball[i].vy;
		*/
		
			glColor3d(1.0, 1.0, 1.0);
			circle(Ball[i].x, Ball[i].y, Ball[i].r);            /* ボールを描く */
		
		}		

//		printf("%lf %lf %lf %lf\n",Ball[0].x, Ball[0].y, Ball[0].vx, Ball[0].vy);
		
		
		glfwSwapBuffers();          /* フロントバッファとバックバッファを入れ替える */
		usleep(10 * 1000);          /* 40ミリ秒くらい時間待ち */
	}
	
	glfwTerminate();              /* ウィンドウを閉じる */
	
	return 0;
}