// ■弦の振動のシミュレーション
#include "myWin.h"
#include "math.h"
#define NUMELM 100                        //要素数（点の数＝要素数+1）
#define DISPLAY 5000                      //表示タイミング(5000回に1回表示)
#define PI 3.14159265358979
double Z[2][NUMELM+1],V[2][NUMELM+1];     //各点の座標と速度（要素数＋１個）
int ID1, ID2;                             //現時刻と次時刻切替え用添字
double Alfa=0.05, DX=0.05, DT=0.001,Beta, myu=1; //解析用パラメータ
static HDC hBuff; static HBITMAP hBM;     //ビットマップ表示用
void initData(){                                           //■シミュレーション用初期設定
	for(int i=0;i<=NUMELM/2;i++){
		int j=NUMELM-i;
		Z[0][i]=Z[0][j]=sin(PI*(double)i/(double)NUMELM);
		V[0][i]=V[0][j]=0;
	}
	Beta=Alfa*Alfa/(DX*DX); ID1 = 0; ID2 = 1;
}
void drawLine(int X1, int Y1, int X2, int Y2, int color){   //■弦部分の直線
	HPEN pen=CreatePen(PS_SOLID, 2, color); SelectObject(hBuff, pen);
	MoveToEx(hBuff,X1,Y1,NULL); LineTo(hBuff,X2,Y2);
	DeleteObject(pen);
}
void drawEllipse(int X1, int Y1, int X2, int Y2, int lColor, int bColor){//■端部の円形
	HPEN pen=CreatePen(PS_SOLID, 1, lColor); SelectObject(hBuff, pen);
	HBRUSH brush=CreateSolidBrush(bColor); SelectObject(hBuff, brush);
	Ellipse(hBuff,X1,Y1, X2,Y2);
	DeleteObject(brush);DeleteObject(pen);
}
int dspX(int X){	return (int)((double)(X*DX*100+100));}//■表示用X座標
int dspY(double Y){	return (int)(Y*DX*1000+100);}       //■表示用Y座標
void drawState(){                                           //■現状態の表示（描画本体）
	for(int i=0;i<NUMELM;i++){   //弦(string)を描く
		drawLine(dspX(i), dspY(Z[ID1][i]), dspX(i+1), dspY(Z[ID1][i+1]),0xFF0000);
	}
	int k=NUMELM;                //両端の円を描く
	drawEllipse(dspX(0)-5, dspY(Z[ID1][0])-5,dspX(0)+5, dspY(Z[ID1][0])+5, 0, 0xFF);
	drawEllipse(dspX(k)-5, dspY(Z[ID1][k])-5,dspX(k)+5, dspY(Z[ID1][k])+5, 0, 0xFF);
}
void crearBitmap(){                                         //■ビットマップクリア
	SelectObject(hBuff,GetStockObject(NULL_PEN));
	PatBlt(hBuff,0, 0,1000,400,WHITENESS);
}
void solver(){                                              //■シミュレーション
	for(int k=0;k<DISPLAY; k++){
		for(int j=1; j<NUMELM; j++)
			Z[ID2][j]=Z[ID1][j]+DT*V[ID1][j];
		for(int j=1; j<NUMELM; j++){
			double AC=Beta*(Z[ID2][j+1]-2*Z[ID2][j]+Z[ID2][j-1])-myu*V[ID1][j]*DT;
			V[ID2][j]=V[ID1][j]+DT*AC;
		}
		V[ID2][0]=V[ID2][NUMELM]=Z[ID2][0]=Z[ID2][NUMELM]=0; //境界条件
		ID2=ID1; ID1=1-ID1;
	}
}
void drawState(HWND hw){                                    //■現状態の表示（画面への反映）
	crearBitmap(); drawState();
	InvalidateRect(hw,NULL,FALSE);
}
void procTimer(HWND hw, WPARAM wp,LPARAM lp){               //■タイマー処理
	solver(); drawState(hw);
}
void procLButtonDown(HWND hw, WPARAM wp,LPARAM lp){         //■左ボタン処理
    initData();	drawState(hw);
	SetTimer(hw,1,1,NULL);      // 画面キャプチャのときここをコメントにする
	//solver(); drawState(hw);  // アニメーションのときここをコメントにする
}
void procRButtonDown(HWND hw, WPARAM wp,LPARAM lp){         //■左ボタン処理
    KillTimer(hw,1);
}
void initBitmap(HWND hw){                                   //■ビットマップ初期設定
	HDC hdc=GetDC(hw); hBM=CreateCompatibleBitmap(hdc,1000,400);
	hBuff=CreateCompatibleDC(hdc); SelectObject(hBuff,hBM);
	crearBitmap(); ReleaseDC(hw,hdc);
}
void procCreate(HWND hw, WPARAM wp,LPARAM lp){              //■Create時処理
	SetWindowText(hw,TEXT("弦の振動(String Vibration) 左ボタンで開始, 右ボタンで停止"));
	MoveWindow(hw,0,0,800,300,TRUE);
	initBitmap(hw);	
	procLButtonDown(hw, wp,lp);
}
void procPaint(HWND hw, WPARAM wp,LPARAM lp){               //■Paint時処理
	PAINTSTRUCT ps;	HDC hdc=BeginPaint(hw, &ps);
	BitBlt(hdc, 0,0,1000,400,hBuff,0,0,SRCCOPY);
	EndPaint(hw,&ps);
}
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hw, UINT msg, WPARAM wp,LPARAM lp){//■Window Procedure
	switch(msg){
	case WM_DESTROY       : PostQuitMessage(0)         ; return 0;
	case WM_CREATE        : procCreate(hw,wp,lp)       ; return 0;
	case WM_PAINT         : procPaint(hw,wp,lp)        ; return 0;
	case WM_TIMER         : procTimer(hw,wp,lp)        ; return 0;
	case WM_LBUTTONDOWN   : procLButtonDown(hw,wp,lp)  ; break;
	case WM_RBUTTONDOWN   : procRButtonDown(hw,wp,lp)  ; break;
	}
	return DefWindowProc(hw,msg,wp,lp);
}