#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <GL/glut.h>

#define W 10             /* 地面の幅　　　　　　　 */
#define D 10             /* 地面の長さ　　　　　　 */
#define QX 0.0           /* 球の初期位置のｘ座標値 */
#define QY 1.5           /* 球の初期位置のｙ座標値 */
#define QZ (-5.0)        /* 球の初期位置のｚ座標値 */
#define G (-9.8)         /* 重力加速度　　　　　　 */
#define V 20.0           /* 初速度　　　　　　　　 */
#define TSTEP 0.01       /* フレームごとの時間　　 */
#define R 0.1            /* ボールの半径　　　　　 */
#define A 0.6            /* 反発係数 */
#define ON 1
#define OFF 0
#define FRONT 0
#define HIGHANGLE 1
#define UPSIDE 2

double vx, vy, vz;       /* 速度ベクトル */
int dw, dh;              /* ウィンドウサイズ(dw, dh) */
int MouseFlag = ON;
int ViewPoint = FRONT;
int IdleFlag = OFF;

/*
 * 地面を描く
 */
static void myGround(double height)
{
  const static GLfloat ground[][4] = {
    { 0.6, 0.6, 0.6, 1.0 },
    { 0.3, 0.3, 0.3, 1.0 }
  };

  int i, j;

  glBegin(GL_QUADS);
  glNormal3d(0.0, 1.0, 0.0);
  for (j = -D / 2; j < D / 2; ++j) {
    for (i = -W / 2; i < W / 2; ++i) {
      glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, ground[(i + j) & 1]);
      glVertex3d((GLdouble)i, height, (GLdouble)j);
      glVertex3d((GLdouble)i, height, (GLdouble)(j + 1));
      glVertex3d((GLdouble)(i + 1), height, (GLdouble)(j + 1));
      glVertex3d((GLdouble)(i + 1), height, (GLdouble)j);
    }
  }
  glEnd();
}

void idle(void)
{
  glutPostRedisplay();
}

/*
 * 画面表示
 */
static void display(void)
{
  const static GLfloat white[] = { 0.8, 0.8, 0.8, 1.0 };    /* 球の色 */
  const static GLfloat lightpos[] = { 3.0, 4.0, 5.0, 1.0 }; /* 光源の位置 */
  static double px = QX, py = QY, pz = QZ;                  /* 球の位置 */
 
  /* 画面クリア */
  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

  /* モデルビュー変換行列の初期化 */
  glLoadIdentity();

  /* 光源の位置を設定 */
  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, lightpos);

  /* 視点の移動（物体の方を奥に移す）*/
  glTranslated(0.0, -QY, -D);

  switch(ViewPoint){
  case HIGHANGLE:
    gluLookAt(0.0, 7.0, 7.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, -1.0);
    break;
  case UPSIDE:
    gluLookAt(0.0, 10.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, -1.0);
    break;
  default:
    break;
  }

  /* シーンの描画 */
  myGround(0.0);
  glTranslated(px, py, pz);

  glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, white);
  glutSolidSphere(R, 16, 8);

  glutSwapBuffers();
  
  if(IdleFlag == OFF) return;

  usleep(15000);

  px += vx * TSTEP;
  vy += G * TSTEP;
  py += vy * TSTEP;
  pz += vz * TSTEP;

  /* 着地したらバウンド */
  if(py-R < 0){
    vy *= -A;
    py = R;
  }

  /* 表示範囲外に出たら初期位置に戻す */
  if(pz+R >= D || px+R >= W/2){
    px = QX;
    py = QY;
    pz = QZ;
    glutPostRedisplay();
    glutIdleFunc(0);
    IdleFlag = OFF;
    MouseFlag = ON;
  }
}

static void resize(int w, int h)
{
  /* ウィンドウ全体をビューポートにする */
  glViewport(0, 0, w, h);

  /* 透視変換行列の指定 */
  glMatrixMode(GL_PROJECTION);

  /* 透視変換行列の初期化 */
  glLoadIdentity();
  gluPerspective(30.0, (double)w / (double)h, 1.0, 100.0);
  dw = w;
  dh = h;

  /* モデルビュー変換行列の指定 */
  glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}

static void mouse(int button, int state, int x, int y)
{
  double theta; //x軸(横)方向角度
  double phi;   //y軸(縦)方向角度

  switch(button){
  case GLUT_LEFT_BUTTON:
    if(state == GLUT_DOWN && MouseFlag == ON){
      theta = (double)(x-dw/2)/dw*M_PI/4.0;  //x座標からthetaを決定
      phi = -(double)(y-dh/2)/dh*M_PI/4.0;   //y座標からphiを決定
      vx = V*sin(theta)*cos(phi);
      vy = V*sin(phi);
      vz = V*cos(theta)*cos(phi);
      glutIdleFunc(idle);
      IdleFlag = ON;
      MouseFlag = OFF;
    }
    break;
  case GLUT_RIGHT_BUTTON:
    if(state == GLUT_DOWN){
      if(ViewPoint == FRONT) ViewPoint = HIGHANGLE;
      else if(ViewPoint == HIGHANGLE) ViewPoint = UPSIDE;
      else ViewPoint = FRONT;
      glutPostRedisplay();
    }
    break;
  defalut:
    break;
  }
}

static void keyboard(unsigned char key, int x, int y)
{
  /* ESC か q をタイプしたら終了 */
  if (key == '\033' || key == 'q') {
    exit(0);
  }
  else if(key == ' ' || key == 'p'){
    if(IdleFlag == ON){
      glutIdleFunc(0);
      IdleFlag = OFF;
    }
    else{
      glutIdleFunc(idle);
      IdleFlag = ON;
    }
  }
}

static void init(void)
{
  /* 初期設定 */
  glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
  glEnable(GL_DEPTH_TEST);
  glEnable(GL_CULL_FACE);
  glEnable(GL_LIGHTING);
  glEnable(GL_LIGHT0);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
  glutInit(&argc, argv);
  glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA | GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE);
  glutCreateWindow(argv[0]);
  glutDisplayFunc(display);
  glutReshapeFunc(resize);
  glutMouseFunc(mouse);
  glutKeyboardFunc(keyboard);
  init();
  glutMainLoop();
  return 0;
}