//内藤さんのプログラムを改良
//変更点:　ベクトル場　初期値入力　描画範囲

//<APPLET code="Oregonator_vector1.class"width=1050 height=650></APPLET>

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

public class Oregonator_vector1 extends Applet implements MouseListener,ActionListener {
        
    //スクリーン1
    private Image img1;
    private Graphics gra1;
    
    //スクリーン2
    private Image img2;
    private Graphics gra2;

    // Runge Kutta 法のための引数
    private double h;
    private double [] t;
    private double [] x;
    private double [] z;

    //ユーザーとのインターフェイス
    private double q,eps,xx0,zz0,tt,tt0,cf, x_max, x_min, y_max, y_min, x_margin, y_margin;
    private int n;
    private Label la1,la2,la3,la4,la5,la6,la7,la8,la9,la10,la11,la12,la13;
    private TextField tf1,tf2,tf3,tf4,tf5,tf6,tf7,tf8,tf9,tf10,tf11,tf12,tf13;
    private Button bt1,bt2,bt3,bt4,bt5;

    // x-z 座標系の変換パラメーター
    private double ratiox,ratioy,X0,Y0;
    private int WX = 650, WY = 650;

    private boolean IsIn1(double x, double y) {
        return (x_min <= x && x <= x_max && y_min <= y && y <= y_max);
    }

    // x-z 座標変換の準備
    private void space1(double x0, double y0, double x1, double y1) {
        X0 = x0; Y0 = y0;
        ratiox = WX / (x1 - x0);
        ratioy = WY / (y1 - y0);
    }
    
    // x-z 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));
    }
   
      //逆写像 
    private double wxinv(int ix) {
        return ix/ratiox + X0 ;
    }
    
    // x-z 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 WY - (int)(ratioy * (y - Y0));
    }
   
      //逆写像 
    private double wyinv(int iy) {
        return (WY - iy)/ratioy + Y0 ;
    }
    
    // x-t,z-t 座標系の変換パラメーター
    private double ratioa,ratiob,A0,B0;
    private int WA = 350, WB =330;

    // x-t,z-t 描写範囲
    private double b_max =   1.5;
    private double b_min =  -0.5;

    private boolean IsIn2(double a, double b) {
        return (tt0 <= a && a <= tt && b_min <= b && b <= b_max);
    }

    // x-t,z-t 座標変換の準備
    private void space2(double b0,double b1) {
        A0 = tt0; B0 = b0;
        ratioa = WA / (tt - tt0);
        ratiob = WB / (b1 - b0);
    }
    
    // x-t,z-t 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 wa(double a) {
      return (int)(ratioa * (a - A0));
    }
    
    // x-t,z-t 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 wb(double b) {
        return WB - (int)(ratiob * (b - B0));
    }
    
    //数値の読み取り
    private void ReadFields(){
        q   = Double.valueOf(tf1.getText()).doubleValue();
        eps = Double.valueOf(tf2.getText()).doubleValue();
        xx0 = Double.valueOf(tf3.getText()).doubleValue();
        zz0 = Double.valueOf(tf4.getText()).doubleValue();
        h   = Double.valueOf(tf5.getText()).doubleValue();
        tt  = Double.valueOf(tf6.getText()).doubleValue();
        cf  = Double.valueOf(tf7.getText()).doubleValue();
        x_min = Double.valueOf(tf10.getText()).doubleValue();
        x_max = Double.valueOf(tf11.getText()).doubleValue();
        y_min = Double.valueOf(tf12.getText()).doubleValue();
        y_max = Double.valueOf(tf13.getText()).doubleValue();
        x_margin = (x_max-x_min)/20;
        y_margin = (y_max-y_min)/20;

        n   = (int)(10*(Math.abs(tt/h)+1));
    }
  
    //関数の定義,ベクトル場の定義
    private double f(double x, double z)
    {
        return(x*(1-x)-cf*z*(x-q)/(q+x))/eps;
    }
    private double g(double x, double z)
    {

        return(x-z);
    }
 
   //ベクトルの設定
    
     //ベクトルの長さを均一にする
    double norm(double x, double y) {
        return Math.sqrt(x*x+y*y);
    }
    void arrow(double x0, double y0, double vx, double vy) {  /* ベクトルを引く関数をつくる */
        double angle = 15 * Math.PI / 180.0;
        double cos = Math.cos(angle), sin = Math.sin(angle);
        double Norm = norm(vx, vy);
        double fx = 0.04 * (x_max - x_min), fy = 0.04 * (y_max - y_min);
        vx /= Norm; vy /= Norm;
        vx *= fx; vy *= fy;
        double xe = x0 + vx, ye = y0 + vy;
        vx *= - 0.2; vy *= -0.2;
        double vx1= vx*cos-vy*sin;     
        double vy1= vx*sin+vy*cos;
        double vx2= vx*cos+vy*sin;
        double vy2=-vx*sin+vy*cos;
        if (IsIn1(x0, y0) && IsIn1(xe, ye)) {
            line1(x0, y0, xe, ye);
            line1(xe, ye, xe+vx1, ye+vy1);
            line1(xe, ye, xe+vx2, ye+vy2);
        }
    }

   //線を引くメソッドを定義
    private void line1(double x0, double y0, double x1, double y1)
    {
        gra1.drawLine(wx(x0),wy(y0),wx(x1),wy(y1));
    }
    private void line2(double x0, double y0, double x1, double y1)
    {
        gra2.drawLine(wa(x0),wb(y0),wa(x1),wb(y1));
    }
   //ルンゲクッタ法
    private void runge() {
      
        double t,k1,k2,k3,k4,l1,l2,l3,l4;
        
        //
        x   = new double [n+1];
        z   = new double [n+1]; 

        h=(tt-tt0)/n;
        
        x[0]=xx0;
        z[0]=zz0;
        for(int j=1; j<=n; j++){
                t=tt0+h*(j-1);
                k1=h*f(x[j-1],z[j-1]);
                l1=h*g(x[j-1],z[j-1]);
                k2=h*f(x[j-1]+k1/2.0,z[j-1]+l1/2.0);
                l2=h*g(x[j-1]+k1/2.0,z[j-1]+l1/2.0);
                k3=h*f(x[j-1]+k2/2.0,z[j-1]+l2/2.0);
                l3=h*g(x[j-1]+k2/2.0,z[j-1]+l2/2.0);
                k4=h*f(x[j-1]+k3,z[j-1]+l3);
                l4=h*g(x[j-1]+k3,z[j-1]+l3);
                x[j]=x[j-1]+(k1+2.0*k2+2.0*k3+k4)/6.0;
                z[j]=z[j-1]+(l1+2.0*l2+2.0*l3+l4)/6.0;
        }
    }   

    //パラメーター表示   
    public void init() {

        setCursor(new Cursor(Cursor.HAND_CURSOR));
        
        //tf la bt のレイアウト
        setLayout(null);
        add(la1 = new Label("ｑの値:"));
        la1.setBounds (650,10,90,20);
        add(la2 = new Label("εの値:"));
        la2.setBounds (835,10,90,20);
        add(la3 = new Label("初期値のｘ座標:"));
        la3.setBounds (650,30,90,20);
        add(la4 = new Label("初期値のｚ座標:"));
        la4.setBounds (835,30,90,20);
        add(la5 = new Label("時間刻み幅:"));
        la5.setBounds (650,50,90,20);
        add(la6 = new Label("ｔ座標の上限:"));
        la6.setBounds (835,50,90,20);
        add(la7 = new Label("ｆの値:"));
        la7.setBounds (650,70,90,20);
        add(la8 = new Label("区間の分割数:"));
        la8.setBounds (835,70,90,20);
        add(la9 = new Label("平衡点の座標:"));
        la9.setBounds (650,160,80,20);
        add(la10 = new Label(" x の範囲"));
        la10.setBounds (650,185,50,20);
        add(la11 = new Label("〜"));
        la11.setBounds (750,185,20,20);
        add(la12 = new Label(" z の範囲"));
        la12.setBounds (650,205,50,20);
        add(la13 = new Label("〜"));
        la13.setBounds (750,205,20,20);
            
        //初期値などの代入
        add(tf1 = new TextField("" +8E-4)); 
        tf1.setBounds (745,10,80,20);
        add(tf2 = new TextField("" +1E-2)); 
        tf2.setBounds (930,10,80,20);
        add(tf3 = new TextField("" +0.01)); 
        tf3.setBounds (745,30,80,20);
        add(tf4 = new TextField("" +0.01)); 
        tf4.setBounds (930,30,80,20);
        add(tf5 = new TextField("" +0.001)); 
        tf5.setBounds (745,50,80,20);
        add(tf6 = new TextField("" +20.0));
        tf6.setBounds (930,50,80,20);
        add(tf7 = new TextField("" +0.6));
        tf7.setBounds (745,70,80,20);
        add(tf8 = new TextField("" +100000));
        tf8.setBounds (930,70,80,20);
        add(tf9 = new TextField(""));
        tf9.setBounds (730,160,350,20);
        add(tf10 = new TextField("" +0.0));
        tf10.setBounds (700,185,50,20);
        add(tf11 = new TextField("" +1.0));
        tf11.setBounds (770,185,50,20);
        add(tf12 = new TextField("" +0.0));
        tf12.setBounds (700,205,50,20);
        add(tf13 = new TextField("" +1.0));
        tf13.setBounds (770,205,50,20);

        //ボタンの設定

          //スクリーン 1 Startボタン
        add(bt1  = new Button("Start 1"));
        bt1.addActionListener(this);
        bt1.setBounds (650,100,175,20);

          //ベクトル場 start ボタン
        add(bt2  = new Button("ベクトル場表示"));
        bt2.addActionListener(this);
        bt2.setBounds (650,120,175,20);
        
          //スクリーン 1 Clear ボタン
        add(bt3  = new Button("Clear 1"));
        bt3.addActionListener(this);
        bt3.setBounds (650,140,175,20);

          //スクリーン 2 Startボタン
        add(bt4  = new Button("Start 2"));
        bt4.addActionListener(this);
        bt4.setBounds (825,100,175,20);
        
          //スクリーン 2 Clearボタン
        add(bt5  = new Button("Clear 2"));
        bt5.addActionListener(this);
        bt5.setBounds (825,120,175,20);
    

        //スクリーンの設定

           //スクリーン 1 の確保
        img1=createImage(WX,WY);
        gra1=img1.getGraphics();
        gra1.setColor(new Color(230,255,230));
        gra1.fillRect(0,0,WX,WY);
        
           // 座標変換
        ReadFields();
        space1(x_min-x_margin, y_min-y_margin,
             x_max+x_margin, y_max+y_margin);
        
           // ラベル
        gra1.setColor(Color.black);
        gra1.drawString("オレゴネータ（２変数版 ）の解曲線",200,30);
        
           //スクリーン 2 の確保
        img2=createImage(WA,WB);
        gra2=img2.getGraphics();
        gra2.setColor(new Color(230,255,230));
        gra2.fillRect(0,0,WA,WB);
   
           //ラベル
        gra2.setColor(Color.red);
        gra2.drawString("ｔ−ｘ",100,10);
        gra2.setColor(Color.orange);
        gra2.drawString("ｔ−ｚ",150,10);
              
        gra2.setColor(Color.black);
        gra2.drawString("のグラフ",200,10);

        
        addMouseListener(this);
    
    }
        
    public void paint(Graphics g){
        update(g);
    }
    public void update(Graphics g){
        g.drawImage(img1,0,0,this);
        g.drawImage(img2,655,320,this);
    }


    //ボタン操作 
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        
        //ボタン 1
        if(e.getSource() == bt1) {          
            // 初期値などを取得
            ReadFields();

            // Runge Kutta 法で解を計算
            runge();

            // 解曲線を描く
            space1(x_min-x_margin, y_min-y_margin,
                   x_max+x_margin, y_max+y_margin);
            gra1.setColor(Color.blue);
            for(int j=1; j<=n; j++) {
                if (IsIn1(x[j-1], z[j-1]) && IsIn1(x[j], z[j])) {
                    line1( x[j-1], z[j-1], x[j], z[j]);
                }
            }
         
            gra1.setColor(Color.lightGray);
            for (double i=x_min; i<=x_max ; i=i+0.1){
                line1( i, y_min, i, y_max);
            }
            for (double i=y_min; i<=y_max; i=i+0.1){
                line1( x_min, i, x_max, i);
            }

            // ラベルを描く
            gra1.setColor(Color.black);
            line1( x_min, 0.0, x_max, 0.0);
            line1( 0.0, y_min, 0.0, y_max);
            gra1.drawString("0",wx(0.0),wy(0.0));
            gra1.drawString("オレゴネータ（２変数版 ）の解曲線",200,30);
            for(double i=0.5; i<=x_max; i=i+0.5){
                gra1.drawString(""+i,wx(i),wy(0.0));
            }
            for(double i=0.5; i<=y_max; i=i+0.5){
                gra1.drawString(""+i,wx(0.0),wy(i));
            }
            repaint();

            //平衡点を計算する
            ReadFields();
            double x_h =(1-cf-q+Math.sqrt(Math.pow(cf+q-1,2)+4*q*(1+cf)))/2;

            //平衡点をプロット
            gra1.setColor(Color.red);
            double h1= x_h-(x_max-x_min)/100;
            double h2= x_h+(x_max-x_min)/100;
            double h3= x_h-(x_max-x_min)/100;
            double h4= x_h+(x_max-x_min)/100;
            line1( h1, x_h, h2, x_h);
            line1( x_h, h3, x_h, h4);

            //平衡点を表示させる
            String he=Double.toString(x_h);
            tf9.setText("("+ he + "," + he +")");
          
        }

        //ボタン 2
        //ベクトル場表示
        else if(e.getSource() == bt2){
            ReadFields();
            gra1.setColor(Color.green);
            double dx = (x_max - x_min) / 20, dy = (y_max - y_min) / 20;
          for(double x=x_min; x<=x_max; x += dx){   /* 矢印を書く */
              for(double y=y_min; y<=y_max; y += dy){  
                  arrow(x, y, f(x,y), g(x,y));
              }
          }
          repaint();
        }
        
        //ボタン 3  
        // 相曲線とベクトル場をクリア
          // ...相図をクリアしてグリッドなど描き直し
        else if(e.getSource() == bt3) {
            gra1.setColor(new Color(230,255,230));
            gra1.fillRect(0,0,WX,WY); 
            
            // ラベルを描く
            gra1.setColor(Color.black);
            gra1.drawString("オレゴネータ（２変数版 ）の解曲線",200,30);

            repaint();

            //初期値をはじめの値にする
            tf3.setText("" +0.01);
            tf4.setText("" +0.01);
        
            //平衡点の値を消す
            tf9.setText("" );
        }
        
        //ボタン 4
           // 解曲線 (t,x(t)), (t,z(t)) を描く
        else if(e.getSource() == bt4) { 
            double TT,TT0;
            // 初期値などを取得
            ReadFields();
            space2(b_min, b_max);
                      
            //座標軸
            gra2.setColor(Color.black);
            line2( tt0, 0.0, tt, 0.0);
            line2( tt0, b_min, tt0, b_max);
            gra2.drawString( ""+tt0 ,wa(tt0),wb(0.0));
            gra2.drawString( "1.0",wa(tt0),wb(1.0));
            gra2.drawString("t",wa(0.9*tt),wb(0.0));
            gra2.drawString(" x,z",wa(tt0),wb(1.4));

             runge();

            for (int j=1; j<=n; j++) { 
                TT =tt0+h*j;
                TT0=tt0+h*(j-1);
                if (IsIn2(TT0, x[j-1]) && IsIn2(TT, x[j])) {
                    gra2.setColor(Color.red);
                      line2(TT0,x[j-1],TT, x[j]);
                      x[j-1]=x[j];
                      TT0=TT;
                }
                if (IsIn2(TT0, z[j-1]) && IsIn2(TT, z[j])) {
                    gra2.setColor(Color.orange);
                    line2(TT0, z[j-1], TT, z[j]);
                      z[j-1]=z[j];
                      TT0=TT;
                } 
            }
            repaint();
        }

        //ボタン 5      
           // 解曲線 (t,x(t)), (t,z(t)) 消去
        else if(e.getSource() == bt5) {
            gra2.setColor(new Color(230,255,230));
            gra2.fillRect(0,0,WA,WB);
           
            gra2.setColor(Color.red);
            gra2.drawString("ｔ−ｘ",100,10);
            gra2.setColor(Color.orange);
            gra2.drawString("ｔ−ｚ",150,10);
            
            gra2.setColor(Color.black);
            gra2.drawString("のグラフ",200,10);
            
            repaint();
        }
        
    }
    
 
    public void mousePressed(MouseEvent e){}
    public void mouseReleased(MouseEvent e){} 
    public void mouseClicked(MouseEvent e){

        //マウスによる初期値入力
        // if(e.getModifiers()==){
            space1(x_min-x_margin,y_min-y_margin,x_max+x_margin,y_max+y_margin);
            int xx=e.getX();
            int zz=e.getY();
            double x_m=wxinv(xx);
            double z_m=wyinv(zz);
            String xx0=Double.toString(x_m);
            String zz0=Double.toString(z_m);
            tf3.setText(xx0);
            tf4.setText(zz0);

              // 初期値などを取得
            ReadFields();
              // Runge Kutta 法で解を計算
            runge();

            // 解曲線を描く
            gra1.setColor(new Color(0,0,200));
            for(int j=1; j<=n; j++) {
                if (IsIn1(x[j-1], z[j-1]) && IsIn1(x[j], z[j])) {
                    line1( x[j-1], z[j-1], x[j], z[j]);
                }
            }
           
            repaint();
        }
    public void mouseEntered(MouseEvent e){}
    public void mouseExited(MouseEvent e){}
}