import os, sys

# HACKHACKHACKHACKHACKHACKHACKHACKHACKHACKHACKHACK
cwd = os.getcwd()
cwd = cwd.rstrip('/1234567890') # remove characters from string
sys.path.insert(0, cwd)
from praklib import *

from math import sqrt

def a_i(L, d): return L/2 - d;

def a_i_sq(L, d): return (L/2 - d)**2

def task1():
    print('-' * 15, "УПРАЖНЕНИЕ 1", '-' * 15)
    I_D = 0; I_TSMALL = 1; I_A = 2; I_T = 3; I_X = 4; I_Y = 5; I_SY = 6;
    print("Введите L, погр. L (м), M, погр. M (кг)")
    L = (float(input()), float(input()))
    M = (float(input()), float(input()))
    print("Введите d0, погрещность d0 (м)")
    d0 = (float(input()), float(input()))
    n = 10
    print("Введите результаты эксперимента в формате 'd t' на одной строке (d: мм, t: с)")
    print("Чтобы посчитать среднее значение времён, введите все значения t после d ('d t1 t2 t3 ...')")
    print("Чтобы закончить ввод, введите букву q")
    data = []
    while (inp := input()) != 'q':
        inpl = inp.split()
        d = float(inpl[0]) / 1000 + d0[0]
        t = avg(list(map(float, inpl[1:])))
        a = a_i(L[0], d)
        T = t/n
        data.append([d, t, a, T, T*T*a, a*a, sigma(a_i_sq, [L[0], d], [L[1], 0.001])])
    print("%-16s" * 7 % ("d(cm)", "t(c)", "a(cm)", "T(c)", "x=T^2 (m*c^2)", "y=a^2 (m^2)", "S_y (cm^2) * 10^-3"))
    for i in data:
        l = i.copy()
        l[I_D] *= 100 # d
        l[I_A] *= 100 # a
        l[I_SY] *= 1000 # S_{a^2}
        print("%-16.4f"  * 7 % tuple(l))
    with open("output_117_T_a.data", "w") as file:
        for a, b in zip([i[I_A] for i in data], [i[I_T] for i in data]):
            file.write(f"{a} {b}\n")
    X = np.array([i[I_X] for i in data])
    Y = np.array([i[I_Y] for i in data])
    SY = np.array([i[I_SY] for i in data])
    with open("output_117_mnk.data", "w") as file:
        for a, b, c in zip(X, Y, SY):
            file.write(f"{a} {b} {c}\n")
    mnk_res = mnk(X, Y, SY)
    g = (4*PI*PI*mnk_res['a'], 4*PI*PI*mnk_res['sa'])
    a0_mnk = ( sqrt(abs(mnk_res['b'])), mnk_res['sb'] / (2 * sqrt(abs(mnk_res['b']))) )
    a0_teor = (L[0]/sqrt(12), L[1]/sqrt(12))
    T_min = [2*PI*sqrt(2*a0_mnk[0]/g[0]), 0]
    T_min[1] = 2 * sqrt(2) * PI * T_min[0] * sqrt((a0_mnk[1]/a0_mnk[0])**2 + (g[1]/g[0])**2) # погрешность по формуле для умножения
    print(f"A = {mnk_res['a']}±{mnk_res['sa']}")
    print(f"B = {mnk_res['b']}±{mnk_res['sb']}")
    print(f"g = {g[0]}±{g[1]}")
    print(f"a0_граф = ? (см. график output_117_T_a.png)")
    print(f"a0_мнк = {a0_mnk[0]}±{a0_mnk[1]}")
    print(f"a0_теор = {a0_teor[0]}±{a0_teor[1]}")
    print(f"T_min_граф = ? (см. график output_117_mnk.png)")
    print(f"T_min_теор = {T_min[0]}±{T_min[1]}")
    print(
f"""{'#' * 26} !!!ВНИМАНИЕ!!! {'#' * 26}
#    Пункт 8 автоматизировать будет очень сложно, в связи с чем    #
# предоставляется читателю (и, увы, автору) на ручную обработку... #
{'#' * 68}"""
    )

def g(l, T): return 4 * PI * PI * l / T / T

def task2():
    n = 10
    print('-' * 15, "УПРАЖНЕНИЕ 2", '-' * 15)
    T_sigma = float(input("Введите погрешность одного измерения периода (sigma_суб.):\n")) / sqrt(6)
    print("Так же, как в упражнении 1 вводите 'x, t_прямой, t_обратный' ")
    print("чтобы посчитать среднее, пишите 'x, t1 t2 t3, t4 t5 t6' ")
    print("в отличие от упражнения один, разделять запятыми обязательно")
    xs = []; t_dir = []; t_rev = []; terr_dir = []; terr_rev = [];
    while (inp := input()) != 'q':
        inps = inp.split(',')
        xs.append(float(inps[0]))
        t_dir.append(avg(list(map(float, inps[1].split()))) / 10)
        terr_dir.append(T_sigma / 10 / sqrt(len(inps[1].split())))
        t_rev.append(avg(list(map(float, inps[2].split()))) / 10)
        terr_rev.append(T_sigma / 10 / sqrt(len(inps[2].split())))
    smallind = 0
    smalldif = 0x7FFFFFFF
    for i, (d, r) in enumerate(zip(t_dir, t_rev)):
        if abs((r-d)) < smalldif:
            smalldif = abs(d-r)
            smallind = i
    T0 = avg((t_dir[smallind], t_rev[smallind]))
    print("Введите L_пр и погрешность на одной строке (м)")
    l_pr = [*map(float, input().split())]
    T_s = sqrt(terr_rev[smallind]**2 / 2 + terr_dir[smallind]**2 / 2)
    args = [l_pr[0], T0]
    sigmas = [l_pr[1], T_s]
    g_ = (g(*args), sigma(g, args, sigmas))
    with open("output_117_T1.data", "w") as f1, open("output_117_T2.data", "w") as f2:
        for x, t1, t2, e1, e2 in zip(xs, t_dir, t_rev, terr_dir, terr_rev):
            f1.write(f"{x} {t1} {e1}\n")
            f2.write(f"{x} {t2} {e2}\n")
    print(f"T0[x={xs[smallind]}] = {T0}±{sigmas[1]}\ng = {g_[0]}±{g_[1]}")

if __name__ == '__main__':
    task1()
    task2()