/*  t4_4.c ( PASCAL講座 sample program )
複素数の計算

コンパイル命令は
gcc t4_4.c -o t4_4 -lm

実行命令は
t4_4
 */

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

typedef struct {
	double re,im;
} complex;				/* 実部・虚部を持つレコードとして複素数を定義 */

complex compadd(complex x, complex y)	/* 複素数の加法 */
{
  complex z;
  z.re=(x.re)+(y.re);
  z.im=(x.im)+(y.im);
  return z;
}

complex compsub(complex x, complex y)	/* 複素数の減法 */
{
  complex z;
  z.re=(x.re)-(y.re);
  z.im=(x.im)-(y.im);
  return z;
}

complex compmul(complex x, complex y)	/* 複素数の乗法 */
{
  complex z;
  z.re=(x.re)*(y.re)-(x.im)*(y.im);
  z.im=(x.re)*(y.im)+(x.im)*(y.re);
  return z;
}

double compnorm(complex x)		/* 複素数のノルム */
{
  return x.re*x.re+x.im*x.im;
}

complex compinv(complex x)		/* 複素数の逆数 */
{
  complex z;
  double n=compnorm(x);
  z.re=x.re/n;
  z.im=-x.im/n;
  return z;
}

complex compdiv(complex x, complex y)	/* 複素数の商 */
{
  return compmul(x,compinv(y));
}

double compabs(complex x)		/* 複素数の絶対値 */
{
  return sqrt(compnorm(x));
}

complex compconj(complex x)		/* 複素数の共役 */
{
  complex z;
  z.re=x.re;
  z.im=-x.im;
  return z;
}

void compprint(complex x)		/* 複素数の出力 */
{
  printf("( ");
  if(x.re==0.0 && x.im==0.0) printf("0");
  else{
    if(x.re>0) printf("%7.5f",x.re);
    if(x.re<0) printf("- %7.5f",fabs(x.re));
    if(x.im>0){
      if(x.re!=0.0) printf(" + ");
      printf("%7.5f i",x.im);
    }
    if(x.im<0) printf(" - %7.5f i",fabs(x.im));
  }
  printf(" )");
}

void compprintln(complex x)	/* 複素数の改行付き出力 */
{
  compprint(x);
  printf("\n");
}

complex randomcomplex(double a)		/* 絶対値 abs(a) 以下のランダムな複素数 */
{
  complex z;
  double b=fabs(a);
  z.re=b*(2.0*rand()/RAND_MAX-1);
  z.im=b*(2.0*rand()/RAND_MAX-1);
  return z;
}

main()
{
  char n='Y';
  complex a,b,c,d;

  printf("複素数の計算をします。\n");
  do{
    a=randomcomplex(5);
    b=randomcomplex(5);
    printf(" a          = "); compprintln(a);
    printf(" b          = "); compprintln(b);
    printf(" a + b      = "); compprintln(compadd(a,b));
    printf(" a - b      = "); compprintln(compsub(a,b));
    printf(" a * b      = "); compprintln(compmul(a,b));
    c=compdiv(a,b);
    printf(" a / b      = "); compprintln(c);
    d=compmul(c,b);
    printf("(a / b) * b = "); compprintln(d);
    printf("\n");
    printf("Next ? ( Y or N ) "); n=getchar();
  }while(n!='N' && n!='n');
}