#include <GL/glew.h>
#include <GLFW/glfw3.h>
#include <cmath>
#include <iostream>
#include <vector>
#include "shader.h"

// Konstante
const float g = 9.81f; // przyspieszenie ziemskie
const float r = 0.6f; // długość nici
const float dt = 0.01f; // krok czasowy

// Zmienne globalne
float theta = 0.5f; // początkowy kąt
float omega = 0.0f; // początkowa prędkość kątowa

GLuint VBO, VAO, EBO, shaderProgram;

void compileShaders(){
    Shader shader("pendulum_vs.glsl", "pendulum_fs.glsl");
    shaderProgram = shader.programID();
}

void initOpenGL()
{
    compileShaders();

    // Setup Vertex Array Object and Vertex Buffer Object
    glGenVertexArrays(1, &VAO);
    glGenBuffers(1, &VBO);

    glBindVertexArray(VAO);

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(float) * 4, nullptr, GL_DYNAMIC_DRAW);

    // Pozycja
    glVertexAttribPointer(0, 2, GL_FLOAT, GL_FALSE, 2 * sizeof(float), (void*)0);
    glEnableVertexAttribArray(0);

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);
    glBindVertexArray(0);
}

// Metoda Eulera
void updateEuler()
{
    float alpha = -(g / r) * sin(theta); // przyspieszenie kątowe
    omega += alpha * dt; // aktualizacja prędkości kątowej
    theta += omega * dt; // aktualizacja kąta
}

// Metoda Verleta
void updateVerlet()
{
    static float prev_theta = theta;
    float alpha = -(g / r) * sin(theta); // przyspieszenie kątowe
    float new_theta = 2 * theta - prev_theta + alpha * dt * dt; // aktualizacja kąta
    prev_theta = theta;
    theta = new_theta;
}

// Metoda Rungego-Kutty rzędu 4
void updateRungeKutta()
{
    auto f = [](float theta, float omega) { return -(g / r) * sin(theta); };

    float k1_theta = omega;
    float k1_omega = f(theta, omega);

    float k2_theta = omega + 0.5f * dt * k1_omega;
    float k2_omega = f(theta + 0.5f * dt * k1_theta, omega + 0.5f * dt * k1_omega);

    float k3_theta = omega + 0.5f * dt * k2_omega;
    float k3_omega = f(theta + 0.5f * dt * k2_theta, omega + 0.5f * dt * k2_omega);

    float k4_theta = omega + dt * k3_omega;
    float k4_omega = f(theta + dt * k3_theta, omega + dt * k3_omega);

    theta += (dt / 6.0f) * (k1_theta + 2.0f * k2_theta + 2.0f * k3_theta + k4_theta);
    omega += (dt / 6.0f) * (k1_omega + 2.0f * k2_omega + 2.0f * k3_omega + k4_omega);
}

void drawPendulum()
{
    float x = r * sin(theta);
    float y = -r * cos(theta);

    float vertices[] = {
            0.0f, 0.0f, // Punkt zaczepienia
            x, y        // Punkt masy
    };

    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, VBO);
    glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, sizeof(vertices), vertices);
    glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, 0);

    glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
    glUseProgram(shaderProgram);
    glBindVertexArray(VAO);

    glDrawArrays(GL_LINES, 0, 2);
    glDrawArrays(GL_POINTS, 1, 1);

    glBindVertexArray(0);
}

int main()
{
    if (!glfwInit())
    {
        std::cerr << "Nie można zainicjalizować GLFW" << std::endl;
        return -1;
    }

    glfwWindowHint(GLFW_SAMPLES, 4);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MAJOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_CONTEXT_VERSION_MINOR, 3);
    glfwWindowHint(GLFW_OPENGL_PROFILE, GLFW_OPENGL_CORE_PROFILE);



    GLFWwindow* window = glfwCreateWindow(800, 600, "Wahadło Matematyczne", NULL, NULL);
    if (!window)
    {
        std::cerr << "Nie można utworzyć okna GLFW" << std::endl;
        glfwTerminate();
        return -1;
    }

    glfwMakeContextCurrent(window);
    glewExperimental = GL_TRUE;
    if (glewInit() != GLEW_OK)
    {
        std::cerr << "Nie można zainicjalizować GLEW" << std::endl;
        return -1;
    }

    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
    glOrtho(-2, 2, -2, 2, -1, 1);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);

    glPointSize(10.0f);

    initOpenGL();

    int method = 1; // Domyślnie metoda Eulera

    std::cout << "Wybierz metodę: (1) Euler, (2) Verlet, (3) Runge-Kutta: ";
    std::cin >> method;

    while (!glfwWindowShouldClose(window))
    {
        switch (method)
        {
            case 1:
                updateEuler();
                break;
            case 2:
                updateVerlet();
                break;
            case 3:
                updateRungeKutta();
                break;
            default:
                updateEuler();
                break;
        }

        drawPendulum();

        glfwSwapBuffers(window);
        glfwPollEvents();
    }

    glDeleteVertexArrays(1, &VAO);
    glDeleteBuffers(1, &VBO);

    glfwDestroyWindow(window);
    glfwTerminate();

    return 0;
}