/*
 * 日付を入力
 * 演習6.16
 * オイラー法，修正オイラー法による近似解を求めるクラス．
 * ファイル書き込みのためにjava.ioクラスを使用．
 */


import java.io.*; // ファイル操作を行うためのインポート


public class DifferentialEquationSolver2 {

  // フィールド
  int division_number; // 分割数
  double initial_x; // xの初期値
  double initial_y; // yの初期値
  double maximum_x; // xの最大値
	
  // コンストラクタ
  DifferentialEquationSolver2(int n, double xi, double yi, double xm) {
    division_number = n;  // 分割数を代入
    initial_x = xi;  // xの初期値を代入
    initial_y = yi;  // yの初期値を代入
    maximum_x = xm;  // xの最大値を代入
  }


  // 関数の定義 f(x, y) = cos(x)
  public double defineFunction(double x, double y) {
    return Math.cos(x);
  }


  // 導関数の定義 f'(x, y) = -sin(x)
  public double defineDerivedFunction(double x, double y) {
    return -Math.sin(x);
  }


  // オイラー法を行うメソッド
  double calculateEuler() {

    try {  // ファイル書き込みの失敗等による例外処理を考慮

      // ファイル書き込みオブジェクトの作成
      FileWriter fout = new FileWriter("euler.txt");

      /* 初期値および区間幅の設定 */
      double x = initial_x;  // xの初期値を代入
      double y = initial_y;  // yの初期値を代入
      double h = (maximum_x - initial_x) / (double)division_number;  // 区分幅の計算

      // 初期値をファイルへ出力
      fout.write(x + " " + y + "\n");
      // 確認のため標準出力へ出力
      System.out.println(x + " " + y);

      /* オイラー法による計算 */
      for (int i=1; i<=division_number; i++) {

        // y = y + h * f(x, y)．関数f(x, y)は，defineFunctionメソッドで定義
        y += h * defineFunction(x, y);  

        // 次のxの値を代入．
        x = initial_x + i * h;

        // 計算結果をファイルへ出力
        fout.write(x + " " + y + "\n");
        // 確認のため標準出力へ出力
        System.out.println(x + " " + y);

      }

      // ファイルを閉じる
      fout.close();

      return y;

    } catch (Exception e) {  // 例外処理
      System.out.println(e);
      return -1;
    }

  }  //  double calculateEuler() 


  // 修正オイラー法を行うメソッド
  double calculateModifiedEuler() {

    try {  // ファイル書き込みの失敗等による例外処理を考慮

      // ファイル書き込みオブジェクトの作成
      FileWriter fout = new FileWriter("modified_euler.txt");

      /* 初期値および区間幅の設定 */
      double x = initial_x;  // xの初期値を代入
      double y = initial_y;  // yの初期値を代入
      double h = (maximum_x - initial_x) / (double)division_number;  // 区分幅の計算

      // 初期値をファイルへ出力
      fout.write(x + " " + y + "\n");
      // 確認のため標準出力へ出力
      System.out.println(x + " " + y);

      /* オイラー法による計算 */
      for (int i=1; i<=division_number; i++) {

        // y = y + h * f(x, y) + h^2 * f'(x, y) / 2．
        // 関数f(x, y)，f'(x, y)は，defineFunction，defineDerivedFunctionメソッドで定義．
        y += h * defineFunction(x, y) + h * h * defineDerivedFunction(x, y) / 2;  

        // 次のxの値を代入．
        x = initial_x + i * h;

        // 計算結果をファイルへ出力
        fout.write(x + " " + y + "\n");
        // 確認のため標準出力へ出力
        System.out.println(x + " " + y);

      }

      // ファイルを閉じる
      fout.close();

      return y;

    } catch (Exception e) {  // 例外処理
      System.out.println(e);
      return -1;
    }

  }  //  double calculateEuler() 


}  // class DifferentialEquationSolver