#define LED_PIN 7
#define LED_NUM 50
#define ROW_NUM 10 
#define M_PI 3.141592654
#include "FastLED.h"
//#include <iostream>
CRGB leds[LED_NUM];
float counter=1;
bool flag = 0;
uint8_t x0 = 0;
uint8_t y0 = 0;
uint8_t xpurp = 0;
uint8_t ypurp = 0;
uint8_t x1 = 0;
uint8_t y1 = 0;
bool flagnosnake = 0;
bool rib [4];
uint8_t numbcrash = 0;
  
uint8_t direct[4];
int indexx [4];
int indexy [4];  

struct mystack {//структура с массивом ходов индексом головы и хвоста змеи
    uint8_t a[50];
    uint8_t b[50];
    int head = 0;    //Индекс первого элемента.
    int tail = 0;    //Индекс элемента, следующего за последним.
    int indexdir = 0;//количество шагов от яблочка до яблочка
    bool flagcrash = 0; //флаг неудачи(змейка попала в тупик)
  
    void push(uint8_t x,uint8_t y) { //добавляет в массивы шаги и передвигает индексы головыtail и хвостаhead
        if (nosnake(x,y)){
          tail++;
          if (tail==50){tail=0;}
          a[tail] = x;
          b[tail] = y;  
          head++;
          if (head==50){head=0;}
        } 
    }
    bool nosnake(uint8_t x0, uint8_t y0){// проверяет заняты ли ячейки
    if (x0>4||x0<0||y0<0||y0>9){return 0;}
    if (head<tail||head==tail){
      for (int i = head ; i < tail+1 ;i++) {
        if (a[i]==x0 && b[i]==y0){return 0;}  
      }
    }else{
      for (int i = head ; i < 50 ;i++) {
        if (a[i]==x0 && b[i]==y0){return 0;}
      }
      for (int i = 0 ; i < tail+1 ;i++) {
        if (a[i]==x0 && b[i]==y0){return 0;}
      }   
    }
  return 1;
  }

  void shiftrib(uint8_t (&direct55)[4]){ //проверка всех направлений на препядствии и выбор первого из приоритетного списка
    indexx [0] = 1;indexx [1] = 0;indexx [2] = -1;indexx [3] = 0;
    indexy [0] = 0;indexy [1] = 1;indexy [2] = 0;indexy [3] = -1; 
    rib [0] = nosnake(a[tail]+1, b[tail]); rib [1] = nosnake(a[tail], b[tail]+1);
    rib [3] = nosnake(a[tail], b[tail]-1); rib [2] = nosnake(a[tail]-1, b[tail]);
    bool flag = 0;
    //Serial.print("<");
    //Serial.print(direct55[0]); Serial.print(direct55[1]); Serial.print(direct55[2]); Serial.print(direct55[3]);
    //Serial.print(">");
    //Serial.print("-");Serial.print(a[tail]); Serial.print(b[tail]);Serial.print("-");
    for (uint8_t i: direct55){
    // перечисляет матрицу приоритетов проверяет направления, выбирает первое из возможных и выходит
      if (rib [i]){push(a[tail]+indexx[i], b[tail]+indexy[i]);flag = 1; break;}
    }
    //Serial.print("-");Serial.print(a[tail]); Serial.print(b[tail]);Serial.print("-");
    // счет шагов
    if (!flag){flagcrash = 1;}else{indexdir=indexdir+1;}// если нет возможных направлений выдает сигнал о неудачи
  }
};
mystack pri;//экземпляр структуры

uint16_t XY( uint8_t x, uint8_t y)//функция перевода матрицы в линейный индекс светодиодов в ленте
{
  uint16_t i; 
  if(x%2==1) {
     // Odd rows run backwards
    uint8_t reverseY = (ROW_NUM-1) - y;
    i = (x * ROW_NUM) + reverseY;
  } else {
     // Even rows run forwards
    i = (x * ROW_NUM) + y;
  }
  return i;
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN, GRB>(leds, LED_NUM); //Установки ленты
  FastLED.setBrightness(255);//яркость

}
void loop() { 
  FastLED.clear();  //очистка экрана
  do { //генерация яблочек
  xpurp = random8(5);
  ypurp = random8(10);
  flagnosnake = pri.nosnake(xpurp,ypurp); // проверка появляется ли яблочко в змейке
  } while (!flagnosnake);

  leds[XY(xpurp,ypurp)] = CRGB::White; // высвечивает яблочко
  snake(); //рисуем змейку из массива
  FastLED.show(); //загружает в массив данные о номере и цвете светодиода
//  FastLED.delay(1000/pow(10,counter)); //задержка 
  x0 = xpurp; //переназначения координат яблочка
  y0 = ypurp;
//цикл генерации пути змейки пока голова змейки не совпадет с яблочком
//в массивах а и b структуры pri. сохраняются координаты 
// tail -индекс голова змейки, head - хвостик
//
  while (pri.a[pri.tail]!=x0 || pri.b[pri.tail]!=y0) {
    x1 = pri.a[pri.tail];//голова змеи
    y1 = pri.b[pri.tail];
//  передвижение змейки к яблочку создаем матрицу приоритетных направлений в зависимисти от расположения головы относительно яблочка
    if (x0 != x1 ){//direct[0] вправо,direct[1] вниз,direct[2] влево,direct[3] вверх,
      //преоритет движения по горизонтале в зависимости от положения относительно яблочка 
      if (x0 < x1){direct[0]=2;direct[3]=0;}else{direct[0]=0;direct[3]=2;}
      //преоритет движения по вертикале в зависимости от положения относительно яблочка 
      if (y0 < y1 || y0==y1){direct[1]=3;direct[2]=1;} else if(y0 > y1){direct[1]=1;direct[2]=3;}
    }else if(y0 != y1){
      //преоритет движения по вертикале в зависимости от положения относительно яблочка
      if (y0 < y1){direct[0]=3;direct[3]=1;}else{direct[0]=1;direct[3]=3;}
      //преоритет движения по горизонтале в зависимости от положения относительно яблочка
      if (x0 < x1||x0==x1){direct[1]=2;direct[2]=0;} else if(x0 > x1){direct[1]=0;direct[2]=2;}
    }  
  pri.shiftrib(direct);//передаем матрицу приоритетов генерируем следующий ход змеи

  if (pri.flagcrash){// ветвление в случае неудачного хода(если все 4 направления запрещены, стенка и тело змеи)
    //генерирует случайным образом яблочко которое не видно, проверяет удачный или неудачный исход
    //если удачный, возвращает обратно настоящее яблочко как цель и далее проверяет исход
    //если неудачный, генерирует новое псевдо яблочко
    //если удачный исход у настоящего яблока выходит и запоминает ходы в массивах
    // если неудач более 49 змейка обнуляется
    numbcrash = numbcrash + 1;
    if ( numbcrash >49){break; }// выход если неудачных попыток более 49
    //откат матрицы ходов в лучае неудачи на количество ходов счетчика pri.indexdir
    if (pri.indexdir>pri.tail){pri.tail=50+pri.tail-pri.indexdir;}else{pri.tail = pri.tail-pri.indexdir;}//в случае неудачи откатываем все действия 
    if (pri.indexdir>pri.head){pri.head=50+pri.head-pri.indexdir;}else{pri.head = pri.head-pri.indexdir;}
    pri.indexdir = 0;// обнуление счетчика ходов
      do { //генерация яблочек
        x0 = random8(5);
        y0 = random8(10);
        flagnosnake = pri.nosnake(x0,y0); // проверка появляется ли яблочко в змейке
        if (x0==xpurp && y0==ypurp){flagnosnake=0;}// совпадает с настоящим яблочком
      } while (!flagnosnake);
      pri.flagcrash=0;
      //генерируем промежуточное яблочко
      }
      if (pri.a[pri.tail]==x0 && pri.b[pri.tail]==y0){// змейка съела яблочко, удачный исход для псевдо яблок и настоящих
        if (x0!=xpurp && y0!=ypurp) {
          x0=xpurp;y0=ypurp; 
          }// если она съела промежуточное яблочко, то назначить настоящее яблочко
      }
  }
//Serial.print(pri.indexdir);Serial.print("*");Serial.print(pri.tail);Serial.print("*");Serial.print(pri.head);
//откат индекса матрицы на pri.indexdir для генерации движения змейки
if (pri.indexdir>pri.tail){pri.tail=50+pri.tail-pri.indexdir;}else{pri.tail = pri.tail-pri.indexdir;}
if (pri.indexdir>pri.head){pri.head=50+pri.head-pri.indexdir;}else{pri.head = pri.head-pri.indexdir;}
//Serial.print("go");
for(int i = 0; i<pri.indexdir;i++){//генерация змейки от яблочка до яблочка
  FastLED.clear(); 
  leds[XY(xpurp,ypurp)] = CRGB::White;
  snake(); 
  pri.tail++;
  if (pri.tail==50){pri.tail=0;}
  pri.head++;
  if (pri.head==50){pri.head=0;}
  FastLED.show();
  FastLED.delay(1000/counter);
  counter = counter + 1/2;
}
//обнуление кол-неудач в случае выхода
numbcrash = 0;
pri.indexdir = 0;//обнуление количества шагов
if (pri.flagcrash){pri.head=1;pri.tail=1;pri.flagcrash=0;}else{pri.head--;}//сброс змейки в случае неудачи или удлиннение змейки с хвоста 
if ((pri.tail-pri.head)>20 && pri.tail>pri.head){pri.head=0;pri.tail=0;}
if ((pri.tail-pri.head)>-30 && pri.tail<pri.head){pri.head=0;pri.tail=0;}// перед ловлей яблочка удлиняем змейку
}

void snake(){//заполнение массива светодиодов по данным из массивов a и b
  uint8_t index = 0;
  if (pri.head<pri.tail||pri.head==pri.tail){
  for (int i = pri.head ; i < pri.tail+1 ;i++) {
    index = index + 12;
//    Serial.print("+");Serial.print(pri.a[i]); Serial.print(pri.b[i]);Serial.print("+");
    leds[XY(pri.a[i],pri.b[i])] = ColorFromPalette(RainbowColors_p, index, 254, NOBLEND);
   }
  }else{
  for (int i = pri.head ; i < 50 ;i++) {
    index = index + 12;
    leds[XY(pri.a[i],pri.b[i])] = ColorFromPalette(RainbowColors_p, index, 254, NOBLEND);
   }
   for (int i = 0 ; i < pri.tail+1 ;i++) {
    index = index + 12;
    leds[XY(pri.a[i],pri.b[i])] = ColorFromPalette(RainbowColors_p, index, 254, NOBLEND);
   }
  }
}