# Kanonenschuß (schiefer Wurf) 

# see https://en.wikipedia.org/wiki/Projectile_motion
# https://de.wikipedia.org/wiki/Wurfparabel#/media/Datei:Wurfparabel_Zusammenfassung_aktualisierung.png
# inspired by "Physics for Game Prgrammers, by Grant Palmer, Apress
# source code in c: https://github.com/Apress/physics-for-game-programmers/blob/master/Code/C_Code/Chapter03_Newtonian/GravityGame.c

import math
import random
import turtle

bildschirm = turtle.Screen()
bildschirm.title('Kanone version 3')
breite, höhe = 1200, 800
welt_breite = 35_000
welt_höhe = welt_breite/2
bildschirm.setup(breite, höhe)
bildschirm.setworldcoordinates(0,0,welt_breite, welt_höhe) # ursprung links unten

schreiber = turtle.Turtle()
schreiber.penup()
schreiber.speed(0)
schreiber.goto(breite/2, höhe/2)
schreiber.hideturtle()

logschreiber = turtle.Turtle()
logschreiber.speed(0)
logschreiber.penup()

gitter = turtle.Turtle()
gitter.penup()
gitter.hideturtle()


kanone = turtle.Turtle()
kanone.shape("triangle")
kanone.shapesize(2,5)
kanone.color("brown")
kanone.penup()

ball = turtle.Turtle()
ball.shape("circle")
ball.color("blue")
ball.penup()

ziel = turtle.Turtle()
ziel.shape("square")
ziel.color("red","red")
ziel.penup()


kanone_y = random.uniform(0, welt_höhe/2) # y-position der Kanone in Metern
kanone_x = 0                              # x-position der Kanone in Metern
ziel_y = random.uniform(0, welt_höhe/2) # y-position des Ziels in Metern
# x-position des Ziels in Metern. (5 km bis 30 km entfernt)
ziel_x = random.uniform(welt_breite/2, welt_breite) 
dx = kanone_x-ziel_x                    # delta_x, die Differenz der X-Koordinaten
dy = kanone_y-ziel_y                    # delta_y, die Differenz der Y-Koordinaten
distanz = (dx**2+dy**2)**0.5            # pythagoras: a²+b²=c²
gravitation =  -9.81                    # Erdbeschleunigung                  
dt = 0.1                                # rechne position für jede Zehntelsekunde
ball_x,ball_y = 0, 0                    # position vom ball. x=0; y=0
kritische_distanz = 0.5                 # wie nahe am Zeil der Ball landen muss
game_over = False

# turtles an korrekte Position bewegen
kanone.goto(kanone_x, kanone_y)
ziel.goto(ziel_x, ziel_y)
ball.goto(kanone_x, kanone_y)



schreiber.goto(welt_breite/7 * 4.5, welt_höhe / 5 * 4)
schreiber.pencolor("green")
schreiber.write(f"Position der Kanone: x:{kanone_x:5.1f}, y:{kanone_y:5.1f} [m]", 
    align="left", 
    font=("Mono", 12, "normal"))
schreiber.goto(schreiber.xcor(), schreiber.ycor()- welt_höhe/10)
schreiber.write(f"Position des Ziels:  x:{ziel_x:5.1f}, y:{ziel_y:5.1f} [m]",
    align="left",
    font=("Mono", 12, "normal"))
schreiber.goto(schreiber.xcor(), schreiber.ycor()-welt_höhe/10)
schreiber.write(f"Distanz (Luftlinie):   {distanz/1_000:8.1f} [km]",
    align="left",
    font=("Mono", 12, "normal"))
    
vorschlag_g   = 200
vorschlag_w  = 33
versuch = 0
logbuch = []
while not game_over:
    t = 0.0                     # Zeitpunkt 0 
    ball_x = kanone_x           # ball zur Kanone zurücksetzen
    ball_y = kanone_y           
    ball.goto(ball_x,ball_y)
    ball.pendown()
    versuch += 1                #  Versuch um 1 erhöhen
    titeltext = f"Versuch: {versuch}"
    geschwindigkeit = turtle.numinput(
        title=titeltext,
        prompt="Abschußgeschwindigkeit in [m/s] >>>",
        default = vorschlag_g,
        minval = 0,
        maxval = 10000000000,
        )
    winkel = turtle.numinput(
        title=titeltext,
        prompt = "Abschußwinkel in ° >>>",
        default = vorschlag_w,
        minval = 0,
        maxval = 90,
        )
    kanone.setheading(winkel) 
    # Spieler mag aufhören?
    if (geschwindigkeit == 0) and (winkel == 0):
        break
    # alte Werte als Vorschlag speichern
    vorschlag_g = geschwindigkeit
    vorschlag_w = winkel
    # v0 (Abschußgeschwindigkeit zum Zeitpunkt 0) für x und y ausrechnen 
    winkel_in_radians = math.radians(winkel)   
    vx0 = math.cos(winkel_in_radians) * geschwindigkeit
    vy0 = math.sin(winkel_in_radians) * geschwindigkeit

    #print("zeit (sek) |   ball x  |  ball y  | Distanz zu Ziel")
    #print("-----------+-----------+----------|----------------")
    ball.clear() # alte ballspur löschen
    while ball_y >= min(kanone_y, ziel_y):                   # Schleife mit Abbruchbedingung   
       ball_x = kanone_x + vx0 * t                           # konstante Horziontal-Geschwindigkeit
       ball_y = kanone_y + vy0 * t + gravitation / 2 * t * t # variable Vertikal-Geschwindigkeit
       ball.goto(ball_x, ball_y)
       dx = ball_x-ziel_x                                    # delta_x, die Differenz der X-Koordinaten
       dy = ball_y-ziel_y                                    # delta_y, die Differenz der Y-Koordinaten
       distanz = (dx**2+dy**2)**0.5                          # pythagoras: a²+b²=c²
       #print(f"  {t:8.1f} |  {ball_x:8.1f} | {ball_y:8.1f} | {distanz:8.1f} ")
       if distanz <= kritische_distanz:
           schreiber.goto(breite/2, höhe/2)
           schreiber.write("Treffer!", align="center", font=("System",64,"normal"))
           game_over = True
           break
       if ball_x > welt_breite:
           break
       t += dt                                               # nächster Zeitpunkt
    ball.penup()
    if ball_x < ziel_x:
        adjektiv = "kurz"
    else:
        adjektiv = "weit"
    text = f"Versuch #{versuch}: winkel: {winkel} geschw.: {geschwindigkeit} "
    text += f"Resultat: {distanz:8.1f} Meter zu {adjektiv} geschossen"
    logbuch.append(text)
    logschreiber.clear() # alles löschen
    # schreibe die letzten 20 Einträge vom logbuch von oben nach unten
    for i in range(-20,0):
        try: # versuchs...
            zeile = logbuch[i]  # schauen ob es diesen Eintrag gibt
        except IndexError:      # falls nicht...
            continue            # weitermachen mit nächstem i
        logschreiber.goto(10, welt_höhe/20 * -i)
        logschreiber.write(zeile, align="left", font=("System",12,"normal"))

turtle.exitonclick()        
print("Danke fürs spielen. Du hattest {versuch} Versuche")   # Ende der Schleife