/*
 * Heat1dyou.java --- Heat1d_e_4.java を JDK 1.2 に合わせて変更したもの
 * 2001年1月18日
 *
 * コンパイル: javac Heat1dyou.java
 * 実行:       appletviewer Heat1dyou.java
 *
 * <applet code ="Heat1dyou" width=500 height=500></applet>
 */

import java.applet.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.*;

public class Heat1dyou extends Applet implements ActionListener {

    public int N = 20;
    public double lambda = 0.5;
    public double Tmax = 0.5;
    // ユーザーとのインターフェイス
    public Label labelLambda, labelN, labelTmax;
    public TextField inputLambda, inputN, inputTmax;
    public Button startB;
    // 差分法による熱方程式シミュレーション
    public HeatCanvas c1;

    public void init() {
        //画面のレイアウト、レイアウトマネージャーの設定
        setLayout(new BorderLayout());

        //Northパネルの設定
        Panel pn = new Panel();
        pn.setLayout(new GridLayout(3,2));

        //ボタン、テキストフィールドの準備
        String s = "lambda (should be <= 1/2)";
        labelLambda = new Label(s, Label.LEFT);
        pn.add(labelLambda);

        inputLambda = new TextField("" + lambda,10);
        pn.add(inputLambda);

        labelN = new Label("N", Label.LEFT);
        pn.add(labelN);

        inputN = new TextField("" + N,10);
        pn.add(inputN);

        labelTmax = new Label("Tmax", Label.LEFT);
        pn.add(labelTmax);
                
        inputTmax = new TextField("" + Tmax,10);
        pn.add(inputTmax);
                
        inputLambda.addActionListener(this);
        inputN.addActionListener(this);
        inputTmax.addActionListener(this);
                
        add(pn, "North");

        //Centerパネルの設定
        Panel pc = new Panel();
        c1 = new HeatCanvas();
        c1.setSize(400,400);
        c1.compute(lambda, N, Tmax);
        pc.add(c1);
        add(pc,"Center");
        
        //Eastパネルの設定
        Panel pe = new Panel();
        startB = new Button("Restart");
        pe.add(startB);
        add(pe,"East");
        startB.addActionListener(this);
    }

    //イベント処理（ボタン）
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        if (e.getSource() == startB) {
            String str1 = inputLambda.getText().trim();
            String str2 = inputN.getText().trim();
            String str3 = inputTmax.getText().trim();
            lambda = Double.valueOf(str1).doubleValue();
            N = Integer.parseInt(str2);
            Tmax = Double.valueOf(str3).doubleValue();
            c1.compute(lambda, N, Tmax);
        }
    }
}

// HeatCanvas.java

class HeatCanvas extends Canvas {

    static final boolean DEBUG = false; // true;
    private static final String message = "1D Heat Equation";
    // 問題に取って基本的なパラメーター
    //   N:      区間の分割数
    //   Tmax:   最終時刻
    //   lambda: λ=τ/h^2
    private int N;
    private double Tmax, lambda;
    // 座標系の変換のためのパラメーター
    private int CanvasX = 400, CanvasY = 400;
    private double ratiox, ratioy, X0, Y0;
    //
    private HeatCanvas c1;

    // コンストラクター
    public HeatCanvas() {
        super();
        space(-0.1, -0.1, 1.1, 1.1);
    }
    public HeatCanvas(int cx, int cy) {
        super();
        CanvasX = cx; CanvasY = cy;
        space(-0.1, -0.1, 1.1, 1.1);
    }

    public void compute(double lambda, int N, double Tmax) {
        this.lambda = lambda;
        this.N = N;
        this.Tmax = Tmax;
        repaint();
    }

    // 初期条件
    private double f(double x) {
        if (x <= 0.5)
            return x;
        else
            return 1.0 - x;
    }
    // 座標変換の準備
    private void space(double x0, double y0, double x1, double y1) {
        X0 = x0; Y0 = y0;
        ratiox = CanvasX / (x1 - x0);
        ratioy = CanvasY / (y1 - y0);
    }
    // ユーザー座標 (ワールド座標系) をウィンドウ座標 (デバイス座標系)
    private int wx(double x) {
        return (int)(ratiox * (x - X0));
    }
    // ユーザー座標 (ワールド座標系) をウィンドウ座標 (デバイス座標系)
    private int wy(double y) {
        return CanvasY - (int)(ratioy * (y - Y0));
    }
    // x[], y[] の内容をグラフにする
    private void drawGaph(Graphics g, double x[], double u[]) {
        for (int i= 0; i < N; i++)
            g.drawLine(wx(x[i]), wy(u[i]), wx(x[i + 1]), wy(u[i + 1]));
    }

    public void paint(Graphics g) {

        double h = 1.0 / N;
        double tau = lambda * h * h;
        double dt = 0.01;
        int Jmax = (int) (Tmax / tau);
        int skip = (int) (dt / tau + 0.5);
        double [] u, unext, x;
        
        // ベクトルを確保する
        x = new double[N+1];
        u = new double[N+1];
        unext = new double[N+1];
        for (int i = 0; i <= N; i++)
            x[i] = i * h;

        // これはあんまり意味がない。
        g.setColor(Color.pink);
        g.fillOval(10, 10, 330, 60);
        g.setColor(Color.red);
        for (int i=0; i<4;i++) 
            g.drawOval(10-i, 10-i, 330+2*i, 60+2*i);

        // タイトルを表示する
        g.setColor(Color.black);
        g.setFont(new Font("Helvetica", Font.BOLD, 24));
        g.drawString(message, 40, 50);

        // 初期値を計算する
        for (int i = 0; i <= N; i++)
            u[i] = f(i * h);

        // 初期値のグラフを描く
        drawGaph(g, x, u);

        // 時間に関するループ
        for (int j = 1; j <= Jmax; j++) {
            int i;
            for (i = 1; i < N; i++)
                unext[i] = (1 - 2 * lambda) * u[i]
                    + lambda * (u[i-1] + u[i+1]);
            for (i = 1; i < N; i++)
                u[i] = unext[i];
            u[0] = 0; u[N] = 0;

            if (DEBUG)
                for (i = 0; i <= N; i++)
                    System.out.println("u[" + i + "]=" + u[i]);
            // 適当な間隔 (dt=0.01) でグラフを描く
            if (j % skip == 0)
                drawGaph(g, x, u);
        }
    }
}