#include <SPI.h>        // Подключаем библиотеку SPI для обмена данными между устройствами.
#include <Wire.h>       // Подключаем библиотеку Wire для работы с интерфейсом I2C.
#include <Adafruit_GFX.h> // Подключаем библиотеку Adafruit GFX для работы с графикой.
#include <Adafruit_SSD1306.h> // Подключаем библиотеку Adafruit SSD1306 для работы с OLED-дисплеями.

#define SCREEN_WIDTH        128 // Устанавливаем ширину экрана.
#define SCREEN_HEIGHT        64 // Устанавливаем высоту экрана.

#define OLED_RESET            4 // Определяем пин для сброса дисплея.
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET); // Создаем объект для работы с дисплеем.

const byte buttonPins[] = {4, 2, 5, 3}; // Массив пинов кнопок.

// Определение возможных состояний игры.
typedef enum {
  START,     // Начальное состояние.
  RUNNING,   // Игра идет.
  GAMEOVER   // Конец игры.
} State;

// Определение направлений движения змеи.
typedef enum {
    LEFT,     // Влево.
    UP,       // Вверх.
    RIGHT,    // Вправо.
    DOWN      // Вниз.
} Direction;

#define SNAKE_PIECE_SIZE     3 // Размер одного сегмента змеи.
#define MAX_SANKE_LENGTH   165 // Максимальная длина змеи.
#define MAP_SIZE_X          20 // Ширина игрового поля.
#define MAP_SIZE_Y          20 // Высота игрового поля.
#define STARTING_SNAKE_SIZE  5 // Начальная длина змеи.
#define SNAKE_MOVE_DELAY    30 // Задержка между движениями змеи.

State gameState; // Текущее состояние игры.

int8_t snake[MAX_SANKE_LENGTH][2]; // Массив координат сегментов змеи.
uint8_t snake_length; // Длина змеи.
Direction dir; // Направление движения змеи.
Direction newDir; // Новое направление движения змеи.

int8_t fruit[2]; // Координаты фрукта.

void setup() {
  Serial.begin(9600); // Инициализируем последовательный порт.

  if (!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3D)) { // Проверяем успешность инициализации дисплея.
    Serial.println(F("SSD1306 allocation failed")); // Выводим сообщение об ошибке.
    for (;;) ; // Зависание программы в случае ошибки.
  }

  for (byte i = 0; i < 4; i++) { // Проходимся по всем пинам кнопок.
    pinMode(buttonPins[i], INPUT_PULLUP); // Настраиваем их как входы с подтягивающим резистором.
  }

  randomSeed(analogRead(A0)); // Инициализируем генератор случайных чисел.

  setupGame(); // Вызываем функцию настройки игры.
}

void setupGame() {
  gameState = START; // Устанавливаем начальное состояние игры.
  dir = RIGHT; // Устанавливаем начальное направление движения вправо.
  newDir = RIGHT; // Устанавливаем новое направление движения вправо.
  resetSnake(); // Сбрасываем змею.
  generateFruit(); // Генерируем фрукт.
  display.clearDisplay(); // Очищаем дисплей.
  drawMap(); // Рисуем игровое поле.
  drawScore(); // Рисуем счет.
  drawPressToStart(); // Показываем сообщение "Нажмите кнопку для начала".
  display.display(); // Обновляем дисплей.
}

void resetSnake() {
  snake_length = STARTING_SNAKE_SIZE; // Устанавливаем длину змеи равной начальной длине.
  for (int i = 0; i < snake_length; i++) { // Проходимся по сегментам змеи.
    snake[i][0] = MAP_SIZE_X / 2 - i; // Устанавливаем координату X.
    snake[i][1] = MAP_SIZE_Y / 2; // Устанавливаем координату Y.
  }
}

int moveTime = 0; // Время последнего перемещения змеи.

void loop() {
  switch (gameState) { // В зависимости от состояния игры выполняем разные действия.
    case START: // Если игра еще не началась.
      if (buttonPress()) gameState = RUNNING; // Если нажата кнопка, начинаем игру.
      break;

    case RUNNING: // Если игра идет.
      moveTime++; // Увеличиваем время ожидания следующего хода.
      readDirection(); // Читаем направление движения.
      if (moveTime >= SNAKE_MOVE_DELAY) { // Если прошло достаточно времени.
        dir = newDir; // Меняем направление движения змеи.
        display.clearDisplay(); // Очищаем дисплей.
        if (moveSnake()) { // Делаем ход змеей.
          gameState = GAMEOVER; // Если произошла ошибка, заканчиваем игру.
          drawGameover(); // Рисуем сообщение "Игра окончена".
          delay(1000); // Ждем одну секунду.
        }
        drawMap(); // Рисуем игровое поле.
        drawScore(); // Рисуем счет.
        display.display(); // Обновляем дисплей.
        checkFruit(); // Проверяем, съела ли змея фрукт.
        moveTime = 0; // Сбрасываем таймер.
      }
      break;

    case GAMEOVER: // Если игра закончилась.
      if (buttonPress()) { // Если нажата кнопка.
        delay(500); // Ждем полсекунды.
        setupGame(); // Начинаем новую игру.
        gameState = START; // Переходим в начальное состояние.
      }
      break;
  }

  delay(10); // Небольшая задержка для снижения нагрузки на процессор.
}

bool buttonPress() {
  for (byte i = 0; i < 4; i++) { // Проходимся по всем кнопкам.
    byte buttonPin = buttonPins[i]; // Получаем номер пина кнопки.
    if (digitalRead(buttonPin) == LOW) { // Если кнопка нажата.
      return true; // Возвращаем истину.
    }
  }
  return false; // Если ни одна кнопка не нажата, возвращаем ложь.
}

void readDirection() {
  for (byte i = 0; i < 4; i++) { // Проходимся по всем кнопкам.
    byte buttonPin = buttonPins[i]; // Получаем номер пина кнопки.
    if (digitalRead(buttonPin) == LOW && i != ((int)dir + 2) % 4) { // Если кнопка нажата и это не противоположное направление.
      newDir = (Direction)i; // Устанавливаем новое направление движения.
      return; // Выходим из функции.
    }
  }
}

bool moveSnake() {
  int8_t x = snake[0][0]; // Получаем текущую координату X головы змеи.
  int8_t y = snake[0][1]; // Получаем текущую координату Y головы змеи.

  switch (dir) { // В зависимости от направления двигаемся в соответствующую сторону.
    case LEFT:
      x -= 1; // Двигаемся влево.
      break;
    case UP:
      y -= 1; // Двигаемся вверх.
      break;
    case RIGHT:
      x += 1; // Двигаемся вправо.
      break;
    case DOWN:
      y += 1; // Двигаемся вниз.
      break;
  }

  if (collisionCheck(x, y)) // Если произошло столкновение.
    return true; // Возвращаем истину.

  for (int i = snake_length - 1; i > 0; i--) { // Проходимся по сегментам змеи начиная с хвоста.
    snake[i][0] = snake[i - 1][0]; // Передвигаем каждый сегмент на место предыдущего.
    snake[i][1] = snake[i - 1][1];
  }

  snake[0][0] = x; // Устанавливаем новые координаты головы змеи.
  snake[0][1] = y;
  return false; // Возвращаем ложь, так как движение успешно выполнено.
}

void checkFruit() {
  if (fruit[0] == snake[0][0] && fruit[1] == snake[0][1]) // Если змея съела фрукт.
  {
    if (snake_length + 1 <= MAX_SANKE_LENGTH) // Если змея может стать длиннее.
      snake_length++; // Удлиняем змею.
    generateFruit(); // Генерируем новый фрукт.
  }
}

void generateFruit() {
  bool b = false; // Флаг, указывающий на то, что фрукт находится на месте змеи.
  do {
    b = false; // Сбрасываем флаг.
    fruit[0] = random(0, MAP_SIZE_X); // Генерируем случайную координату X.
    fruit[1] = random(0, MAP_SIZE_Y); // Генерируем случайную координату Y.
    for (int i = 0; i < snake_length; i++) { // Проходимся по всем сегментам змеи.
      if (fruit[0] == snake[i][0] && fruit[1] == snake[i][1]) { // Если фрукт оказался на месте змеи.
        b = true; // Устанавливаем флаг. 
        continue;
      }
    }
  } while(b);
}

bool collisionCheck(int8_t x, int8_t y) {
  for(int i = 1; i < snake_length; i++) {
    if(x == snake[i][0] && y == snake[i][1]) return true;
  }
  if(x < 0 || y < 0 || x >= MAP_SIZE_X || y >= MAP_SIZE_Y) return true;
  return false;
}

void drawMap() {
  int offsetMapX = SCREEN_WIDTH - SNAKE_PIECE_SIZE * MAP_SIZE_X - 2;
  int offsetMapY = 2;

  display.drawRect(fruit[0] * SNAKE_PIECE_SIZE + offsetMapX, fruit[1] * SNAKE_PIECE_SIZE + offsetMapY, SNAKE_PIECE_SIZE, SNAKE_PIECE_SIZE, SSD1306_INVERSE);
  display.drawRect(offsetMapX - 2, 0, SNAKE_PIECE_SIZE * MAP_SIZE_X + 4, SNAKE_PIECE_SIZE * MAP_SIZE_Y + 4, SSD1306_WHITE);
  for(int i = 0; i < snake_length; i++) {
    display.fillRect(snake[i][0] * SNAKE_PIECE_SIZE + offsetMapX, snake[i][1] * SNAKE_PIECE_SIZE + offsetMapY, SNAKE_PIECE_SIZE, SNAKE_PIECE_SIZE, SSD1306_WHITE);
  }
}

void drawScore() {
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(2,2);
  display.print(F("Score:"));
  display.println(snake_length - STARTING_SNAKE_SIZE);
}

void drawPressToStart() {
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(2,20);
  display.print(F("Press a\n button to\n start the\n game!"));
}

void drawGameover() {
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(SSD1306_WHITE);
  display.setCursor(2,50);
  display.println(F("GAMEOVER"));
}