/*
 * R5.A.04 - Qualité Algorithmique
 * TD Complexité algorithmique : analyse des transactions d'une banque
 *
 * Le programme génère des transactions pseudo-aléatoires (toujours les
 * mêmes, grâce à une graine fixe), puis calcule plusieurs indicateurs
 * et produit un rapport dans rapport.txt.
 *
 * L'empreinte affichée à la fin doit rester IDENTIQUE après vos
 * optimisations : elle prouve que le résultat n'a pas changé.
 *
 * Interdit : modifier les constantes, la génération des données,
 * le format du rapport, ou écrire les résultats « en dur ».
 *
 * Compilation : gcc -O2 banque.c -o banque
 * Profiling   : gcc -O0 -g -pg banque.c -o banque && ./banque && gprof ./banque gmon.out
 */

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

#define NB_TRANSACTIONS 30000
#define NB_CLIENTS      2000
#define NB_JOURS        1000
#define NB_REQUETES     30000
#define MONTANT_MONNAIE 400
#define GRAINE          20261020UL

typedef struct {
    int id;
    int client;
    int jour;
    long montant;   /* en centimes, négatif pour un débit */
} Transaction;

/* ------------------------------------------------------------------ */
/* Données (ne pas modifier)                                          */
/* ------------------------------------------------------------------ */

static unsigned long etat_alea = GRAINE;

unsigned long alea(void)
{
    etat_alea = etat_alea * 6364136223846793005UL + 1442695040888963407UL;
    return etat_alea >> 33;
}

Transaction *generer_transactions(int n)
{
    Transaction *t = malloc(n * sizeof(Transaction));
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        t[i].id = i;
        t[i].client = alea() % NB_CLIENTS;
        t[i].jour = alea() % NB_JOURS;
        if (i > 0 && alea() % 20 == 0)
            t[i].montant = -t[alea() % i].montant;   /* opération inverse */
        else
            t[i].montant = (long)(alea() % 100001) - 50000;
    }
    for (int i = n - 1; i > 0; i--) {                /* mélange des id */
        int j = alea() % (i + 1);
        int tmp = t[i].id;
        t[i].id = t[j].id;
        t[j].id = tmp;
    }
    return t;
}

/* ------------------------------------------------------------------ */
/* Fonctions à analyser et à optimiser                                */
/* ------------------------------------------------------------------ */

/* F1 : trie les transactions par montant croissant, puis par id */
void trier_par_montant(Transaction *t, int n)
{
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        Transaction cle = t[i];
        int j = i - 1;
        while (j >= 0 && (t[j].montant > cle.montant ||
                         (t[j].montant == cle.montant && t[j].id > cle.id))) {
            t[j + 1] = t[j];
            j--;
        }
        t[j + 1] = cle;
    }
}

/* F2 : nombre de clients ayant au moins une transaction */
int nb_clients_distincts(const Transaction *t, int n)
{
    int clients_vus[NB_CLIENTS] = {0};
    int nb = 0;

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int client = t[i].client;
        if (!clients_vus[client]) {
            clients_vus[client] = 1;
            nb++;
        }
    }

    return nb;
}

/* F3 : solde total de chaque client en O(n + c) */
void total_par_client(const Transaction *t, int n, long *totaux)
{
    for (int c = 0; c < NB_CLIENTS; c++) {
        totaux[c] = 0;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        totaux[t[i].client] += t[i].montant;
    }
}

/* F4 : solde total de chaque jour */
void total_par_jour(const Transaction *t, int n, long *totaux)
{
    for (int j = 0; j < NB_JOURS; j++) {
        totaux[j] = 0;
    }

    for (int i = 0; i < n; i++)
        totaux[t[i].jour] += t[i].montant;
}

/* F5 : période de jours consécutifs dont la somme des soldes est maximale */
long meilleure_periode(const long *totaux, int nb_jours, int *debut, int *fin)
{
    long meilleur = totaux[0];
    *debut = 0;
    *fin = 0;
    long somme_courante = totaux[0];
    int debut_courant = 0;

    for (int j = 1; j < nb_jours; j++) {
        if (somme_courante < 0) {
            somme_courante = totaux[j];
            debut_courant = j;
        } else {
            somme_courante += totaux[j];
        }
        if (somme_courante > meilleur) {
            meilleur = somme_courante;
            *debut = debut_courant;
            *fin = j;
        }
    }
    return meilleur;
}

/* F6 : retrouve une transaction à partir de son id */
const Transaction *rechercher_par_id(const Transaction *t, int n, int id)
{
    for (int i = 0; i < n; i++)
        if (t[i].id == id)
            return &t[i];
    return NULL;
}

/* F7 : nombre de paires de transactions de montants opposés (a + b = 0) */
long nb_paires_opposees(const Transaction *t, int n)
{
    long nb = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++)
        for (int j = i + 1; j < n; j++)
            if (t[i].montant + t[j].montant == 0)
                nb++;
    return nb;
}

/* F8 : nombre de façons de rendre une somme avec les pièces disponibles */
static const int PIECES[] = {1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200};
#define NB_PIECES 8

long nb_facons_rendre(int somme, int nb_pieces)
{
    if (somme < 0 || nb_pieces < 0)
        return 0;
    if (somme == 0)
        return 1;
    if (nb_pieces == 0)
        return 0;
    if (nb_pieces > NB_PIECES)
        nb_pieces = NB_PIECES;

    long *combinaisons = malloc((somme + 1) * sizeof(long));
    if (combinaisons == NULL)
        return 0;

    for (int montant = 0; montant <= somme; montant++)
        combinaisons[montant] = 0;
    combinaisons[0] = 1;

    for (int i = 0; i < nb_pieces; i++) {
        for (int montant = PIECES[i]; montant <= somme; montant++)
            combinaisons[montant] += combinaisons[montant - PIECES[i]];
    }

    long resultat = combinaisons[somme];
    free(combinaisons);
    return resultat;
}

/* F9 : catégorie d'une transaction (pour les statistiques) */
int categorie(const Transaction *t)
{
    if (t->montant < 0) {
        if (t->montant < -20000) {
            if (t->jour % 7 == 5 || t->jour % 7 == 6)
                return 1;
            else
                return 2;
        } else if (t->montant < -5000) {
            return 3;
        } else {
            if (t->client % 10 == 0)
                return 4;
            return 5;
        }
    } else if (t->montant == 0) {
        return 0;
    } else {
        if (t->montant > 30000) {
            if (t->client % 10 == 0 && t->jour % 7 < 5)
                return 6;
            return 7;
        } else if (t->montant > 10000) {
            return 8;
        } else if (t->montant > 1000) {
            if (t->jour % 30 == 0)
                return 9;
            return 10;
        }
        return 11;
    }
}

/* F10 : ajoute une ligne à la fin du rapport */
int longueur(const char *s)
{
    static const char *chaine_connue = NULL;
    static int n_connu = 0;

    if (s != chaine_connue || s[0] == '\0') {
        chaine_connue = s;
        n_connu = 0;
    }
    while (s[n_connu] != '\0')
        n_connu++;
    return n_connu;
}

void ajouter_ligne(char *rapport, const char *ligne)
{
    int fin = longueur(rapport);
    int i = 0;
    while (ligne[i] != '\0') {
        rapport[fin + i] = ligne[i];
        i++;
    }
    rapport[fin + i] = '\0';
}

/* ------------------------------------------------------------------ */
/* Programme principal (à adapter si vous changez les signatures)     */
/* ------------------------------------------------------------------ */

unsigned long empreinte(const char *s)
{
    unsigned long h = 1469598103934665603UL;
    for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
        h ^= (unsigned char)s[i];
        h *= 1099511628211UL;
    }
    return h;
}

int main(void)
{
    Transaction *t = generer_transactions(NB_TRANSACTIONS);
    char *rapport = malloc(1 << 20);
    char ligne[128];
    rapport[0] = '\0';

    /* recherches par id, dans l'ordre d'origine */
    long somme_requetes = 0;
    unsigned long etat = 12345;
    for (int q = 0; q < NB_REQUETES; q++) {
        etat = etat * 1103515245UL + 12345UL;
        const Transaction *r = rechercher_par_id(t, NB_TRANSACTIONS, (int)((etat >> 8) % NB_TRANSACTIONS));
        if (r != NULL)
            somme_requetes += r->montant;
    }

    int nb_clients = nb_clients_distincts(t, NB_TRANSACTIONS);

    static long totaux_clients[NB_CLIENTS];
    total_par_client(t, NB_TRANSACTIONS, totaux_clients);

    static long totaux_jours[NB_JOURS];
    total_par_jour(t, NB_TRANSACTIONS, totaux_jours);
    int debut, fin;
    long meilleure = meilleure_periode(totaux_jours, NB_JOURS, &debut, &fin);

    long nb_paires = nb_paires_opposees(t, NB_TRANSACTIONS);

    int categories[12] = {0};
    for (int i = 0; i < NB_TRANSACTIONS; i++)
        categories[categorie(&t[i])]++;

    trier_par_montant(t, NB_TRANSACTIONS);

    long nb_facons = nb_facons_rendre(MONTANT_MONNAIE, NB_PIECES);

    /* rapport */
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "clients distincts;%d\n", nb_clients);
    ajouter_ligne(rapport, ligne);
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "somme des requetes;%ld\n", somme_requetes);
    ajouter_ligne(rapport, ligne);
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "meilleure periode;%d;%d;%ld\n", debut, fin, meilleure);
    ajouter_ligne(rapport, ligne);
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "paires opposees;%ld\n", nb_paires);
    ajouter_ligne(rapport, ligne);
    snprintf(ligne, sizeof(ligne), "facons de rendre %d;%ld\n", MONTANT_MONNAIE, nb_facons);
    ajouter_ligne(rapport, ligne);
    for (int c = 0; c < 12; c++) {
        snprintf(ligne, sizeof(ligne), "categorie;%d;%d\n", c, categories[c]);
        ajouter_ligne(rapport, ligne);
    }
    for (int c = 0; c < NB_CLIENTS; c++) {
        snprintf(ligne, sizeof(ligne), "client;%d;%ld\n", c, totaux_clients[c]);
        ajouter_ligne(rapport, ligne);
    }
    for (int j = 0; j < NB_JOURS; j++) {
        snprintf(ligne, sizeof(ligne), "jour;%d;%ld\n", j, totaux_jours[j]);
        ajouter_ligne(rapport, ligne);
    }
    for (int i = 0; i < NB_TRANSACTIONS; i += 10) {
        snprintf(ligne, sizeof(ligne), "rang;%d;%d;%ld\n", i, t[i].id, t[i].montant);
        ajouter_ligne(rapport, ligne);
    }

    FILE *f = fopen("rapport.txt", "w");
    if (f != NULL) {
        fputs(rapport, f);
        fclose(f);
    }

    printf("Clients distincts   : %d\n", nb_clients);
    printf("Somme des requêtes  : %ld\n", somme_requetes);
    printf("Meilleure période   : jours %d à %d (%ld)\n", debut, fin, meilleure);
    printf("Paires opposées     : %ld\n", nb_paires);
    printf("Façons de rendre %d : %ld\n", MONTANT_MONNAIE, nb_facons);
    printf("Empreinte           : %016lx\n", empreinte(rapport));

    free(rapport);
    free(t);
    return 0;
}