using System;
using System.Collections.Generic;

namespace Statystyka
{
    public static class Statystyka
    {
        public static double Suma(IEnumerable<double> wartości)
        {
            double suma = 0;
            foreach (double wartość in wartości) suma += wartość;
            return suma;
        }

        public static int Liczba(IEnumerable<double> wartości)
        {
            int liczba = 0;
            foreach (double wartość in wartości) liczba++;
            return liczba;
        }

        public static double Średnia(IEnumerable<double> wartości)
        {
            if (wartości == null) throw new ArgumentNullException("Przesłano obiekt pusty");
            int liczba = Liczba(wartości);
            if (liczba == 0) throw new ArgumentException("W tablicy nie ma elementów");
            return Suma(wartości) / liczba;
        }

        //tu nie korzystam z metody Suma, żeby uniknąć dwóch pętli zamiast jednej
        public static double Średnia2(IEnumerable<double> wartości)
        {
            if (wartości == null) throw new ArgumentNullException("Przesłano obiekt pusty");
            int liczba = 0;
            double suma = 0;
            foreach (double wartość in wartości)
            {
                liczba++;
                suma += wartość;
            }
            if (liczba == 0) throw new ArgumentException("W tablicy nie ma elementów");
            return suma / liczba;
        }

        public static double Wariancja(IEnumerable<double> wartości)
        {
            double średnia = Średnia(wartości);
            double wariancja = 0;
            foreach (double wartość in wartości)
            {
                double odchylenie = wartość - średnia;
                wariancja += odchylenie * odchylenie;
            }
            return wariancja / Liczba(wartości);
        }

        public static double OdchylenieStandardowe(IEnumerable<double> wartości)
        {
            return Math.Sqrt(Wariancja(wartości));
        }

        public static void Ekstrema(IEnumerable<double> wartości, out double minimum, out double maksimum)
        {
            if (wartości == null) throw new ArgumentNullException("Przesłano obiekt pusty");
            if (Liczba(wartości) == 0) throw new ArgumentException("W tablicy nie ma elementów");

            IEnumerator<double> iterator = wartości.GetEnumerator();
            iterator.MoveNext();
            double wartości0 = iterator.Current;
            minimum = wartości0;
            maksimum = wartości0;
            while (iterator.MoveNext())
            {
                double element = iterator.Current;
                if (element < minimum)
                {
                    minimum = element;
                }
                if (element > maksimum)
                {
                    maksimum = element;
                }
            }
        }

        public static double Zakres(IEnumerable<double> wartości)
        {
            double minimum, maksimum;
            Ekstrema(wartości, out minimum, out maksimum);
            return maksimum - minimum;
        }

        public static double[] KopiujDoTablicy(IEnumerable<double> wartości)
        {
            double[] tablica = new double[Liczba(wartości)];
            int i = 0;
            foreach (double wartość in wartości)
            {
                tablica[i] = wartość;
                i++;
            }
            return tablica;
        }

        public static double Mediana(IEnumerable<double> wartości)
        {
            if (wartości == null) throw new ArgumentNullException("Przesłano obiekt pusty");
            if (Liczba(wartości) == 0) throw new ArgumentException("W tablicy nie ma elementów");

            //Array.Sort(wartości);
            double[] _wartości = KopiujDoTablicy(wartości);
            Array.Sort(_wartości);

            if (_wartości.Length % 2 != 0) return _wartości[_wartości.Length / 2];
            else return (_wartości[_wartości.Length / 2 - 1] + _wartości[_wartości.Length / 2]) / 2.0;
        }

        public static double Skośność(IEnumerable<double> wartości)
        {
            return (Średnia(wartości) - Mediana(wartości)) / OdchylenieStandardowe(wartości);
        }

        public static int[] Histogram(IEnumerable<double> wartości, int liczbaPrzedziałów)
        {
            double rozmiarPrzedziału = Zakres(wartości) / liczbaPrzedziałów;
            if (rozmiarPrzedziału == 0) throw new Exception("Niepoprawne dane");

            double minimum, maksimum;
            Ekstrema(wartości, out minimum, out maksimum);

            int[] histogram = new int[liczbaPrzedziałów];
            foreach (double wartość in wartości)
            {
                int i = (int)((wartość - minimum) / rozmiarPrzedziału);
                if (i == liczbaPrzedziałów) i = liczbaPrzedziałów - 1; //skrajny punkt wkładamy do ostatniego przedziału
                histogram[i]++;
            }
            return histogram;
        }
    }

    public class ParametryStatystyczne
    {
        public double Suma { get; private set; }
        public double Rozmiar { get; private set; }
        public double Średnia { get; private set; }
        public double Wariancja { get; private set; }
        public double OdchylenieStandardowe { get; private set; }
        public double Minimum { get; private set; }
        public double Maksimum { get; private set; }
        public double Zakres { get; private set; }
        public double Mediana { get; private set; }
        public double Skośność { get; private set; }

        public ParametryStatystyczne(IEnumerable<double> dane)
        {
            Suma = Statystyka.Suma(dane);
            Rozmiar = Statystyka.Liczba(dane);
            Średnia = Statystyka.Średnia(dane);
            Wariancja = Statystyka.Wariancja(dane);
            OdchylenieStandardowe = Statystyka.OdchylenieStandardowe(dane);
            double minimum, maksimum;
            Statystyka.Ekstrema(dane, out minimum, out maksimum);
            Minimum = minimum;
            Maksimum = maksimum;
            Zakres = maksimum - minimum;
            Mediana = Statystyka.Mediana(dane);
            Skośność = Statystyka.Skośność(dane);
        }

        public override string ToString()
        {
            string s = "";
            s += "Liczba elementów: " + Rozmiar + "\n";
            s += "Suma: " + Suma + "\n";
            s += "Średnia: " + Średnia + "\n";
            s += "Wariancja: " + Wariancja + "\n";
            s += "Odchylenie standardowe: " + OdchylenieStandardowe + "\n";
            s += "Wartości od " + Minimum + " do " + Maksimum + "\n";
            s += "Zakres: " + Zakres + "\n";
            s += "Mediana: " + Mediana + "\n";
            s += "Skośność: " + Skośność + "\n";
            return s;
        }

        public static string Opis(IEnumerable<double> dane)
        {
            return new ParametryStatystyczne(dane).ToString();
        }
    }

    public class ParametryStatystyczneZHistogramem : ParametryStatystyczne
    {
        public int[] Histogram { get; private set; }

        public ParametryStatystyczneZHistogramem(IEnumerable<double> dane, int liczbaPrzedziałów)
            : base(dane)
        {
            Histogram = Statystyka.Histogram(dane, liczbaPrzedziałów);
        }

        public override string ToString()
        {
            string s = base.ToString();
            s += "Histogram: ";
            foreach (int liczebność in Histogram) s += liczebność.ToString() + '\t';
            s = s.TrimEnd('\t') + '\n';
            return s;
        }
    }
}