import java.applet.Applet;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Color;
//<applet code="PlanetarySystem2.java" width="300" height="300"></applet>
/**惑星系クラス(Applet憑き)*/
public class PlanetarySystem2 extends Applet implements Runnable{

	//汎用定数
	public double G = 6.672*Math.pow(10,-11); //万有引力定数
	public double mAU = 149597870;          //天文単位/1000

	//Applet用定数など
	public static final int APPLET_WIDTH=300;
	public static final int APPLET_HEIGHT=300;
	public static final double RANDOM_PATTERNS=10000;//乱数パターン数
	public Thread thread;
	public Graphics graphics;
	
	//主なfields
	public int minorbodies;      //メンバ小天体数
	public double dt;           //微少時間
	public long time;//時間

	//天体データ配列
	public double[] x;	//x座標
	public double[] y;	//y座標
	public double[] z;	//z座標
	public double[] px;	//運動量x成分
	public double[] py;	//運動量y成分
	public double[] pz;	//運動量z成分
	public double[] m;	//質量
	public double[] r;	//半径
	public boolean[] isConflicted;//衝突フラグ
	public int[] xx;	//2DApplet表示用x座標
	public int[] yy;	//2DApplet表示用y座標
	public int[] bxx;	//2DApplet消去用x座標
	public int[] byy;	//2DApplet消去用y座標
	public boolean[] isSeen;//2DApplet表示フラグ


	//ウィンドウ変数
	public double scale;//表示される領域の幅(=高さ)
	public double CX;//表示領域センターx座標
	public double CY;//表示領域センターy座標
	public double WX0;//表示領域始点x座標
	public double WY0;//表示領域始点y座標
	public double WX1;//表示領域終点x座標
	public double WY1;//表示領域終点y座標

	//Applet初期化
	public void init(){
		time=0;
		//コンピュータ時間によるMath.random()空回し
		for(int i=0;i<(int)(System.currentTimeMillis()%RANDOM_PATTERNS);i++){
			Math.random();
		}

		initialize();
		initWindowCtoW();
		graphics = this.getGraphics();
	}

	//------------------INITIALIZATION----------------------
	public void initialize(){
		CX=0;//宇宙のセンターをフォーカス
		CY=0;//宇宙のセンターをフォーカス
		scale=10*mAU;//１画面＝0.01天文単位
		dt=10000;//微少時間
		minorbodies = 20;//天体数20個
		x=new double[minorbodies];
		y=new double[minorbodies];
		z=new double[minorbodies];
		px=new double[minorbodies];
		py=new double[minorbodies];
		pz=new double[minorbodies];
		m=new double[minorbodies];
		r=new double[minorbodies];
		xx=new int[minorbodies];
		yy=new int[minorbodies];
		bxx=new int[minorbodies];
		byy=new int[minorbodies];
		isSeen=new boolean[minorbodies];
		isConflicted=new boolean[minorbodies];
		
		for(int i=0;i<minorbodies;i++){
			//0.001天文単位^3に一様分布
			x[i]=Math.random()*10*mAU-10*mAU/2.0;
			y[i]=Math.random()*10*mAU-10*mAU/2.0;
			z[i]=Math.random()*10*mAU-10*mAU/2.0;
			//とりあえず書記速度０m/s
			px[i]=0.0;py[i]=0.0;pz[i]=0.0;
			//質量＝とりあえず小惑星マチルドの1〜2倍の値
			m[i]=(Math.random()+1.0)*1.033*Math.pow(10.0,20.0)*1;
			//質量＝とりあえず小惑星マチルドの100〜200倍の値
			r[i]=(Math.random()+1.0)*9.368*100;
			isConflicted[i]=false;
		}
	}
	
	//Applet描画---------------------------------------------
	public void paint(Graphics g){}//ダミー
	
	public void paintDirectly(Graphics g){
		for(int i=0;i<minorbodies;i++){
			if(isSeen[i]){//画面内なら
				g.setColor(Color.black);
				g.fillRect(bxx[i]-1,byy[i]-1,3,3);//黒で消去
				g.setColor(Color.red);
				g.fillRect(xx[i]-1,yy[i]-1,3,3);//赤で描画
			}
		}
		String displayedString = longToString((time         )/31557600,0) + "Y "//時間・天体数文字列計算
		                        +longToString((time%31557600)/   86400,3) + "D "
		                        +longToString((time%   86400)/    3600,2) + "°"
		                        +longToString((time%    3600)/      60,2) + "\' "
		                        +longToString((time%      60)/       1,2) + "\"  天体数:"
		                        +Integer.toString(minorbodies);

		int countx = g.getFontMetrics().stringWidth(displayedString);//時間・天体数表示座標決定
		int county = g.getFontMetrics().getHeight();

		g.setColor(Color.white);//時間・天体数消去
		g.fillRect(300-countx,300-county-5,countx,county+5);
		g.setColor(Color.black);//時間・天体数表示
		g.drawString(displayedString,300-countx,300-5);
	}
	//longのString化(前に0をつける) len=文字数
	public String longToString(long n,int len){
		if(len==0){
			return Long.toString(n);
		}else{
			String s = "0000" + Long.toString(n);
			return s.substring(s.length()-len,s.length());
		}
	}

	/**小天体メソッド*///------------------------------------

	/**aのbによる万有引力による運動量変化（dtによる近似）及び衝突
	   形式   :   beEffected(相手の小天体クラス)
   	   戻り値 : = 衝突したか                */
	public boolean beEffected(int a,int b){
		double l2;    //距離の２乗
		double dxx=x[b]-x[a];//２天体距離
		double dyy=y[b]-y[a];//２天体距離
		double dzz=z[b]-z[a];//２天体距離
		boolean ans=false;
		l2 = dxx*dxx + dyy*dyy + dzz*dzz;
	 	//衝突
		if(l2<(r[b]+r[a])*(r[b]+r[a])){
			px[a] = px[a]+px[b];
			py[a] = py[a]+py[b];
			pz[a] = pz[a]+pz[b];
			x[a] = (x[a]*m[a]+x[b]*m[b])/(m[a]+m[b]);//重心の位置を新天体の位置に
			y[a] = (y[a]*m[a]+y[b]*m[b])/(m[a]+m[b]);//重心の位置を新天体の位置に
			z[a] = (y[a]*m[a]+z[b]*m[b])/(m[a]+m[b]);//重心の位置を新天体の位置に
			m[a] = m[a]+m[b];
			r[a] = Math.pow(r[a]*r[a]*r[a]+r[b]*r[b]*r[b] , 1.0/3.0);//体積から計算
			isConflicted[a] = true;//相手の衝突フラグを立てる
			return true;
		}
		px[a] += G*m[a]*m[b]/l2 * dxx/Math.abs(dxx) * dt;
		py[a] += G*m[a]*m[b]/l2 * dyy/Math.abs(dyy) * dt;
		pz[a] += G*m[a]*m[b]/l2 * dzz/Math.abs(dzz) * dt;
		return false;
	}
	
	/**運動量による位置変化（差分近似）*/
	public void move(int a){
		x[a]+=px[a]/m[a]*dt;//System.out.print("vx="+px/denom);
		y[a]+=py[a]/m[a]*dt;//System.out.print(",vy="+py/denom);
		z[a]+=pz[a]/m[a]*dt;//System.out.println(",vz="+pz/denom);
//		Console.readLine();

		//2d変換
		double xx_= (x[a]-WX0)*APPLET_WIDTH /scale;//一時的にdouble
		double yy_= (y[a]-WY0)*APPLET_HEIGHT/scale;//一時的にdouble
		//表示領域判定
		if(xx_<0.0 || yy_<0.0 || xx_>APPLET_WIDTH || yy_>APPLET_HEIGHT){
			isSeen[a] = false;
		}else{
			bxx[a]=xx[a];
			byy[a]=yy[a];
			xx[a]=(int)xx_;//2d変換
			yy[a]=(int)yy_;//2d変換
			isSeen[a] = true;
		}
	}

	//計算-----------------------------------------------
	public void calc(){

		//運動量変化・衝突計算
		for(int i=0;i<minorbodies;i++){
			for(int j=0;j<minorbodies;j++){
				//自分を除外
				if(i!=j){
					//計算
					if(beEffected(i,j)){
						//衝突が起こったら天体[j]を消す
						for(int k=j;k<minorbodies-1;k++){

							 x[k]= x[k+1]; y[k]=y[k+1]; z[k]=z[k+1];
							px[k]=px[k+1];py[k]=py[k+1];pz[k]=pz[k+1];
							 m[k]= m[k+1]; r[k]=r[k+1];
							 xx[k]= xx[k+1]; yy[k]=yy[k+1];
							bxx[k]=bxx[k+1];byy[k]=byy[k+1];
							isConflicted[k]=isConflicted[k+1];
							isSeen[k]=isSeen[k+1];

						}
						minorbodies--;
					}
				}
			}
		}
		//天体位置移動の計算
		for(int i=0;i<minorbodies;i++){
			move(i);
		}
	}

	//スレッド-------------------------------
	public void run(){
		while(true){
			paintDirectly(graphics);
			calc();//計算
			time+=dt;
		}
	}

	public void start(){
		if(thread == null){
			thread = new Thread(this);
			thread.start();
		}
	}

	//ウィンドウ変数の初期化------------------
	public void initWindowCtoW(){
		WX0=CX-scale/2.0;
		WY0=CY-scale/2.0;
		WX1=CX+scale/2.0;
		WX1=CY+scale/2.0;
	}

	public void initWindowWtoC(){
		if((WX1-WX0)!=(WY1-WY0)){//正方形でなければWY1を正方形に正規化
			WY1=WY0+(WX1-WX0);
		}
		CX=(WX0+WX1)/2.0;
		CY=(WY0+WY1)/2.0;
		scale=WX0-WX1;
	}

}