#include <stdio.h>
#include <time.h> /* Per time() */
#include <stdlib.h> /* Per rand */

/* Prototipi delle funzioni */
int isPerm(int *f, int n); /* restituisce !=0 se f e' una permutazione, 0 altrimenti */
int lungorb(int *f, int i); /* restituisce lunghezza dell'orbita di i sotto azione di f */
double casuale(double min); /* genera numero casuale fra min e 1; assume 0<=min<=1 */
void genera_m(double *m, int n); /* genera distribuzione di probabilita' */
double valatt(int *f, double *m, int n); /* valore atteso di f rispetto a m */
double misorb(int *f, double *m, int i, int n); /* misura orbita di i rispetto a m */


/* Implementazioni */

int main(int argc, char* argv[])
{
	
	/* Analisi argomenti sulla riga di comando */
	if (argc<2)
	{
		printf("Errore: Nome del file mancante.\n");
		return -1;
	}
	
	/* Apertura del file in lettura */
	FILE *file=NULL;
	if ( (file = fopen(argv[1],"r")) == NULL)
	{
		printf("Errore: Non riesco ad aprire in lettura il file specificato.\n");
		return -1;
	}
	
	/* Lettura della funzione f: X -> X */
	
	/* Legge cardinalita' di X */
	
	int n = 0;
	fscanf(file, "%d", &n);
	getc(file); /* Newline */
		
	/* In alternativa, per trattare il newline: 
		fscanf(f, "%d%*c", &n);
		L'asterisco in %*c richiede che il dato di tipo char (%c) sia
		letto da fscanf, ma non assegnato ad una variabile. */
	
	/* Dichiara array valori f(i) */
	
	int f[n];
	
	/* Dichiara array distribuzione di prob */
	
	double m[n];
	srand(time(NULL)); /* Inizializza generatore */
	genera_m(m, n);	/* Genera distribuzione */
	
	/* Legge i valori f(i) */
	
	int j;
	for (int i=0; i<n; i++)
	{
		fscanf(file, "%d", &j);
		fscanf(file, "%d%*c", f+j);
	}
		
	/* Chiusura del file */
	if (fclose(file) == EOF)
	{	
		printf("Errore: Non riesco a chiudere il file \"%s\".\n", argv[1]);
		return -1;
	}	

	for (int i=0; i<n; i++)
		printf("f(%d)\t=\t%d\n", i, f[i]);
		
	int isP = isPerm(f,n);
	printf("Permutazione: ");
	if (isP)
		printf("Si'.\n");
	else
		printf("No.\n");
	
	if(isP)
		for (int i=0; i<n; i++)
			printf("Lunghezza orbita %d: %d\n", i, lungorb(f,i));
		
	printf("Distribuzione di probabilita':\n");
	
	double tot=0;
	for (int i=0; i<n; i++)
	{
		printf("m(%d)\t=\t%g\n", i, m[i]);
		tot+=m[i];
	}
	printf("Massa totale: %g\n", tot);
	
	printf("Valore atteso di f rispetto ad m: %g\n", valatt(f,m,n));
	
	if(isP)
		for (int i=0; i<n; i++)
			printf("Misura orbita %d: %g\n", i, misorb(f,m,i,n));
}

int isPerm(int *f, int n)
{
	for (int i=0; i<n; i++)
	{
		int j=0;
		for (;j<n; j++)
			if (f[j]==i)
			{
				break;
			}
		if (j==n)
			return 0;			
	}
	return 1;
}

int lungorb(int *f, int i)
{
	int b=i, l=1;
	while (b!=f[i])	/* qui si potrebbe scrivere in modo piu' conciso */
	{
		i = f[i];
		l++;
	}
	return l;
}

double casuale(double min)
{
	double p=((double)rand())/RAND_MAX;
	return (1-min)*p+min;	
}

void genera_m(double *m, int n)
{
	int i;
	double massa = 0; /* massa corrente */
	for (i=0; i<n-1; i++)
	{
		m[i]=casuale(massa)-massa;
		massa+=m[i];
	}
	m[n-1]=1-massa;
}

double valatt(int *f, double *m, int n)
{
	double v=0;
	
	for (int i=0; i<n; i++)
		v+=(f[i]*m[i]);
	return v;
}

double misorb(int *f, double *m, int i, int n)
{
	double mis=m[i];
	int b=i;
	while (b!=f[i]) /* qui si potrebbe scrivere in modo piu' conciso */
	{
		i = f[i];
		mis += m[i]; 
	}	
	return mis;
}