#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <Windows.h>
#include <cstdio>
#include <time.h>
#include <iomanip>
using namespace std;

const char universum[] = "ABCDEFGHIJKMNLOPQRSTUVWXYZ";
const char filename[] = "Test_result.txt";
const int length = 26;
const int durationCoeff = 1000000;
int customTestAmount = 0;
char stringA[length], stringB[length], stringC[length], stringD[length];
unsigned int vectorA, vectorB, vectorC, vectorD, vectorF;


void setupConsole()
{
	setlocale(LC_ALL, "Russian");
	SetConsoleOutputCP(1251);
	SetConsoleCP(1251);
	cout << fixed;
	cout << setprecision(7);
}

void outputGreeting()
{
	cout << "Программа рассчитывает значение множества F согласно следующим законам - " << endl;
	cout << "F = D && (A || B) && !C, что равносильно F = D*(A + B) - C." << endl;
	cout << "Универсум: " << universum << endl;
}

void input()
{
	cout << endl;
	cout << "- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -" << endl;
	cout << "Введите множество A: ";
	cin >> stringA;
	cout << "Введите множество B: ";
	cin >> stringB;
	cout << "Введите множество C: ";
	cin >> stringC;
	cout << "Введите множество D: ";
	cin >> stringD;

	cout << endl;
}

bool isCorrectSymbol(char symbol)
{
	return ((symbol >= universum[0] && symbol <= universum[length - 1]) || symbol == '\0') ? 1 : 0;
}

bool isStringCorrect(char* string)
{
	for (int i = 0; i < length && string[i] != '\0'; i++)
		if (!isCorrectSymbol(string[i]))
			return 0;
	return 1;
}

int memberToIndex(char member)
{
	return member - universum[0];
}

char indexToMember(int number)
{
	return number + universum[0];
}

unsigned int vectorFromString(const char string[])
{
	int vector = 0;
	for (int i = 0; string[i]; ++i)
		vector |= (1 << memberToIndex(string[i]));
	return vector;
};

void convertSets()
{
	vectorA = vectorFromString(stringA);
	vectorB = vectorFromString(stringB);
	vectorC = vectorFromString(stringC);
	vectorD = vectorFromString(stringD);
}

void calculateAnswer()
{
	vectorF = vectorD & (vectorA | vectorB) & ~vectorC;
}

void outputSetToConsole(int vector)
{
	for (int i = 0, k = 0; i < length; ++i)
		if ((vector >> i) & 1)
			cout << indexToMember(i);
}

void outputSetToFile(int vector, ofstream& output)
{
	for (int i = 0, k = 0; i < length; ++i)
		if ((vector >> i) & 1)
			output << indexToMember(i);
}

bool isSetEmpty(int vector)
{
	if (vector == 0)
		return 1;
	else return 0;
}

void outputAnswer()
{
	cout << "Ответ: F = ";
	if (isSetEmpty(vectorF))
		cout << "пустое множество";
	else
		outputSetToConsole(vectorF);
	cout << endl;
}

double calulateDuration()
{
	double firstPoint, lastPoint, duration = 0;
	for (int i = 0; i < durationCoeff; i++)
	{
		firstPoint = clock();
		calculateAnswer();
		lastPoint = clock();
		duration += lastPoint - firstPoint;
	}
	return duration / durationCoeff;
}

void outputDuration()
{
	cout << endl;
	cout << "- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -" << endl;
	cout << "Временная сложность алгоритма - O(1), постоянное время" << endl;
	cout << "На выполнение алгоритма уходит " << calulateDuration() << " секунд." << endl;
	cout << endl;
}

float factorial(int number)
{
	float factorial = 1;
	for (int i = 1; i <= number; i++)
		factorial *= i;
	return factorial;
}

int randomInt(int max)
{
	return rand() % (max + 1);
}

unsigned int randomVector(long long max)
{
	return (rand() * 2 + randomInt(1)) * (rand() * 2 + randomInt(3));
}

void fillVectors()
{
	unsigned int maxVector = pow(2, length) - 1;
	for (int i = 0; i < length; i++)
	{
		vectorA = randomVector(maxVector);
		vectorB = randomVector(maxVector);
		vectorC = randomVector(maxVector);
		vectorD = randomVector(maxVector);
	}
}

void badInputLoop()
{
	while (cin.fail() || customTestAmount < 0)
	{
		cout << "Неправильный ввод, повторите еще раз:" << endl;
		cin.clear();
		cin.ignore(32767, '\n');
		cin >> customTestAmount;
	}
}

void testInfo()
{
	cout << setprecision(0);
	cout << "- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -" << endl;
	cout << "Из 26 символов может быть составлено " << factorial(length) << " перестановок" << endl;
	cout << "Сколько программа должна проделать тестов со случайными комбинациями?" << endl;
	cin >> customTestAmount;
	badInputLoop();
	if (customTestAmount > 0)
		cout << "Отчеты будут выведены в файл " << filename << endl;
	else cout << "Тесты не будут проделаны" << endl;
}

void outputTestAnswer(ofstream& output)
{
	if (isSetEmpty(vectorF))
		output << "пустое множество";
	else
		outputSetToFile(vectorF, output);
}

void executeTest()
{
	ofstream output;
	output.open(filename);
	for (int i = 0; i < customTestAmount; i++)
	{
		fillVectors();
		vectorF = 0;
		output << "Множество A: ";
		outputSetToFile(vectorA, output);
		output << endl;
		output << "Множество B: ";
		outputSetToFile(vectorB, output);
		output << endl;
		output << "Множество C: ";
		outputSetToFile(vectorC, output);
		output << endl;
		output << "Множество D: ";
		outputSetToFile(vectorD, output);
		output << endl;
		calculateAnswer();
		output << "Ответ: F = ";
		outputTestAnswer(output);
		output << endl;
		output << '*' << endl;
	}
	output.close();
}

int main()
{
	setupConsole();
	outputGreeting();
	input();
	while (!isStringCorrect(stringA) || !isStringCorrect(stringB) || !isStringCorrect(stringC) || !isStringCorrect(stringD))
	{
		cout << "Некорректный ввод" << endl;
		input();
	}
	convertSets();
	calculateAnswer();
	outputAnswer();
	outputDuration();
	testInfo();
	executeTest();
}