// Используем код для активации дисплея и переключателя

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#define POSITIVE 1

const int i2c_addr = 0x27;
LiquidCrystal_I2C lcd(i2c_addr,40,4);

#define BUTTON_PIN 4

#define BUTTON_PIN_B 5
#define BUTTON_PIN_R 6
#define BUTTON_PIN_G 7

int led = 12;
int lastState = HIGH;

int value_R = 0;
int value_B = 0;
int value_G = 0;


// Зададим случайные вводные данные
// Последние 10 чисел в данных будут 0 для дальнейшего заполнения

int count;
float y_data[25] = {random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20),random(5, 20),random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), random(5, 20), 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
float x_data[25] = {random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), random(1, 5), 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
float x_pred_random = random(1, 5);
float y_pred;

float linRegrCoef[2] = {0,0};
float mse_res = 0;
int check_R = 0;
int check_B = 0;
int check_G = 0;
int check = 0;
int buttons = 0;
int all_check = 0;


void setup(){

  Serial.begin(115200);
  pinMode(BUTTON_PIN, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_PIN_B, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_PIN_R, INPUT_PULLUP);
  pinMode(BUTTON_PIN_G, INPUT_PULLUP);
  pinMode(led, OUTPUT);
  count = 15;
  lcd.begin(10, 4);
  lcd.clear();
  lcd.backlight();
}

void loop() {
  
  if (check == 0){
    code();
  }

  int value = digitalRead((BUTTON_PIN));
  if ((lastState != value) && (check == 1)) {
    lastState = value;

    mse_res = 0;
    float linRegrCoef[2] = {0,0};

    Serial.print("i = ");
    Serial.println(count);
      
    simpLinReg(linRegrCoef, count);
    mse(linRegrCoef[0], linRegrCoef[1], mse_res, count);
    prediction(linRegrCoef[0], linRegrCoef[1]);
    count++;
  }
}

// Функция ввода кода

void code(){
    value_R = digitalRead(BUTTON_PIN_R);
    value_B = digitalRead(BUTTON_PIN_B);
    value_G = digitalRead(BUTTON_PIN_G);

    if (value_G == LOW){
      check_G = 1;
      if (buttons == 0 && check_R == 0 && check_B == 0 && check_G == 1){
        buttons++;
        check_G = 1;
      }
    }

    if (value_B == LOW){
      check_B = 1;
      if (buttons == 1 && check_R == 0 && check_B == 1 && check_G == 1){
        check_B = 1;
        buttons++;
      }
    }

    if (value_R == LOW){
      check_R = 1;
      if (buttons == 2 && check_R == 1 && check_B == 1 && check_G == 1){
        check_R = 1;
        buttons++;
      }
    }

    if (buttons == 3 && check_R == 1 && check_B == 1 && check_G == 1){
      check = 1;
      digitalWrite(led, HIGH); // При правильном вводе кода загорается свет
    }
    else{
      if (buttons != (check_R + check_B + check_G)){
        lcd.clear();
        lcd.setCursor(0, 1);
        lcd.print("Access denied");
        exit(0);    
      }
    }
}

// Функция построения линейной регрессии

void simpLinReg(float* linRegrCoef, int n){
  float x = 0;
  float y = 0;
  float xy = 0;
  float xsq = 0;
  
  // Расчеты для линейной регрессии
  for (int i=0; i<n; i++){
    x = x + x_data[i];
    y = y + y_data[i];
    xy = xy + x_data[i] * y_data[i];
    xsq = xsq + x_data[i] * x_data[i];
  }
  x = x/n;
  y = y/n;
  xy = xy/n;
  xsq = xsq/n;
  
  // Алгоритм линейной регрессии
  linRegrCoef[0] = (xy - x * y)/(xsq - x * x);
  linRegrCoef[1] = y - linRegrCoef[0]*x;

  // Вывод уравнения линейной регрессии на дисплей
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("y = ");
  lcd.print(linRegrCoef[0], 2);
  lcd.print(" * x + ");
  lcd.print(linRegrCoef[1], 2);

  // Вывод коэффициентов уравнения линейной регрессии в консоль (точные значения)
  Serial.print("a = ");
  Serial.println(linRegrCoef[0], 10);
  Serial.print("b = ");
  Serial.println(linRegrCoef[1], 10);
  Serial.println("");
}

// Расчет mse

void mse(float a, float b, float mse_result, int n){
  for (int i=0; i<n; i++){
    mse_result = mse_result + ((y_data[i] - a * x_data[i] + b) * (y_data[i] - a * x_data[i] + b));
  };
  mse_result = mse_result/n;
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("mse = ");
  lcd.println(mse_result, 3);
}

// Предсказание следующего значения

void prediction(float a, float b){
  float x_pred = random(1, 5);
  float y_pred = a * x_pred + b;
  lcd.setCursor(0, 2);
  lcd.print("x_pred = ");
  lcd.println(x_pred, 3);
  lcd.setCursor(0, 3);
  lcd.print("y_pred = ");
  lcd.println(y_pred, 3);

  x_data[count-1] = x_pred;
  y_data[count-1] = y_pred;

}