#include "mpi.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char **argv)
{
  int K,N;
  int **tab, **tab2, **tmpwsk;
  int a, i, j, jed=0;
  int nb_count;  //ilosc sasiadow
  int pokolenie, il_pok, next, prev, myid, psize, nsize;
  int completed; //numer requestu ktory sie skonczyl
  double pp; //prawdopodobienstwo jedynki
  MPI_Status s[2];
  MPI_Request rs[2];
  MPI_Request rr[2];

//odczytanie parametrow wywolania programu

 MPI_Init(&argc, &argv);
 MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &myid);
 MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &psize);

  if (argc != 4) {
    fprintf(stderr,
         "Blad! Zle wywolanie. \n uzycie: %s <rozmiar: 1..n> <prawdopodobienstwo: 0..1> <pokolen:1..n>\n", argv[0]);
    exit(1);

  }
  else {
    N = nsize = atoi(argv[1]);
    printf("nsize: %d ", nsize);
    pp = atof(argv[2]);
    printf("prawdop: %.2f\n", pp);
    il_pok=atoi(argv[3]);
    if ( pp > 1 || pp < 0) {
      fprintf(stderr, "Blad! Prawdopodobienstwo poza zakresem!!\n");
      exit(1);
    }
  }
//okreslenie po ile alokuja procesy
K = nsize / psize;
if (myid < (nsize % psize)) K++;

fprintf(stderr, "proc %d alokuje %d\n", myid, K);

//alokacja pamieci na tablice i wyzerowanie pamieci
  tab = (int **) calloc(K+2, sizeof(int *));
  tab2 = (int **) calloc(K+2, sizeof(int *));
  for (i = 0; i < K+2; i++) {
    tab[i] = (int *) calloc(N, sizeof(int));
    tab2[i] = (int *) calloc(N, sizeof(int));
  }


//wypelnianie pola poczatkowymi wartosciami
  srandom(myid+time(NULL));
  for (i=1; i<=K; i++)
    for (j=0; j<N; j++) {
      tab[i][j] = (random()%100 < pp*100) ? 1 : 0;
      jed+=tab[i][j];
    }
  fprintf(stderr, "P: %d wylosowano jedynek: %d\n", myid, jed);

  for (pokolenie=0; pokolenie<il_pok; pokolenie++) {
  jed=0;
//==============================

//TUTAJ PRZESYLANIE ZAKLADEK!!!!!
//ZADANIE DLA PANSTWA!!!!!!

//==============


next = (myid+1)%psize; prev = (myid-1+psize)%psize;
MPI_Isend(tab[1], N, MPI_INT, prev, 12, MPI_COMM_WORLD, &rs[0]);
MPI_Irecv(tab[K+1], N, MPI_INT, next, 12, MPI_COMM_WORLD, &rr[0]);
MPI_Isend(tab[K], N, MPI_INT, next, 11,MPI_COMM_WORLD, &rs[1]);
MPI_Irecv(tab[0], N, MPI_INT, prev, 11, MPI_COMM_WORLD, &rr[1]);
//obliczenie nastepnego pokolenia!
    //kopiowanie tablicy
    tmpwsk=tab2; tab2 = tab; tab=tmpwsk;
    // obliczenie srodkowego pola 
    for (i=2; i<=K-1; i++)
      for (j=0; j<N; j++) {
        //ilosc sasiadow
        nb_count =
          tab2[i-1][(j-1+N)%N]+tab2[i-1][j]+tab2[i-1][(j+1)%N]
          +tab2[i][(j-1+N)%N]+           tab2[i][(j+1)%N]
          +tab2[i+1][(j-1+N)%N]+tab2[i+1][j]+tab2[i+1][(j+1)%N];

        if (nb_count==3) {
          tab[i][j]=1;
        }
        else {
          if (nb_count==2)
            tab[i][j]=tab2[i][j];
          else
            tab[i][j]=0;
        }
	jed+=tab[i][j]; //DEBUG if (tab[i][j]) {printf("tab[%d][%d]=1\n",i,j);};
      }


//sprawdzenie komunikacji i doliczenie brakujacych wierszy
for (a=0; a<2; a++) {
	MPI_Waitany(2, rr, &completed, &s[0]);
	//fprintf(stderr,"in proc %d completed %d\n", myid, completed);
	// jesli odebralismy req0 to znaczy ze przyszedl wiersz K
	i = (completed == 0) ? K : 1;
	for (j=0; j<N; j++) {
		//ilosc sasiadow
		nb_count =
		  tab2[i-1][(j-1+N)%N]+tab2[i-1][j]+tab2[i-1][(j+1)%N]
		  +tab2[i][(j-1+N)%N]+           tab2[i][(j+1)%N]
		  +tab2[i+1][(j-1+N)%N]+tab2[i+1][j]+tab2[i+1][(j+1)%N];

		if (nb_count==3) {
		  tab[i][j]=1;
		}
		else {
		  if (nb_count==2)
		    tab[i][j]=tab2[i][j];
		  else
		    tab[i][j]=0;
		}
		jed+=tab[i][j];
	      }
}
	//Wait for Sends
  MPI_Waitall(2, rs, &s[0]);
//wypisywanie pola po komunikacji
//uwaga, zakladki z poptrzedniego pokolenia!
  /*  for (i=0; i<=K+1; i++) {
      if (i==0 || i==K+1) printf("!");
      printf("P%dW%02d: ",myid,i);
      for (j=0; j<N; j++) {
        printf("%d",tab[i][j]); 
      }
      printf("\n");
    }*/
   fprintf(stderr, "P:%d Pok:%d Jedynek:%d\n", myid, pokolenie+1, jed);
}


// zwolnienie pamieci
  for (i = 0; i < K+2; i++) {
    free(tab[i]); free(tab2[i]);
  }
  free(tab);
  free(tab2);
  MPI_Finalize();
  return 0;
}