#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

// 関数の宣言
void QSort(double *dP1, long left, long right);	//クイックソート

int main(void){
	FILE	 	*fp;	//ファイルポインタ
	long int	date, time;		//読み込みデータ(日付, 時間)
	double		*rate;			//読み込みデータ(為替レート)
	long int	t,t1,t_end=87536,dt;	//t_endはデータ数, dtは時間スケール
	double		*dP,*dP1,box_size=0.01,box_x,box[101],box_sum;	//レート差, レート差（ソート用), 分割サイズ, ,箱の中央値 ,箱, 全ての箱に入るデータ数
	double		ave,sigma;		//平均値,標準偏差
	long int 	*s,s_end=-1;	//2値化したレート差, 2値化したレート差のデータ数
	double		Prob[2][5];		//条件付き確率

//*** メモリの確保
	rate=(double*)malloc(sizeof(double)*(100000));
	dP=(double*)malloc(sizeof(double)*(100000));
	dP1=(double*)malloc(sizeof(double)*(100000));
	s=(long*)malloc(sizeof(long)*(100000));
//*** データの読み込み
	fp=fopen("data2.txt", "r");
	for(t=0;t<=t_end;t++) {
		fscanf(fp,"%ld,%ld,%lf",&date,&time,&rate[t]);
	}
	fclose(fp);
//*** 初期化
	for(t=0;t<=100;t++) box[t]=0;
	box_sum=0;
	ave=0;
	sigma=0;
	for(t=0;t<=4;t++){
		Prob[0][t]=0;
		Prob[1][t]=0;
	}
//*******************
//*** 確率密度関数
	for(t=0;t<=t_end-1;t++){
		dP[t]=rate[t+1]-rate[t];
		ave=ave+dP[t];
		sigma=sigma+dP[t]*dP[t];
		for(t1=0;t1<=100;t1++){
			if(dP[t]>=((double)t1)*box_size-0.305 && dP[t]<((double)t1+1.0)*box_size-0.305){
				box[t1]++;		//ある幅に存在するレート変動の数をカウントする(ヒストグラム作成)
				box_sum++;
				break;
			}
		}
	}
	for(t1=0;t1<=100;t1++){
		box[t1]=box[t1]/box_sum/box_size;					//確率密度関数を計算
		box_x=((double)t1)*box_size+0.5*box_size-0.305;		//箱の中央値の値を算出
		printf("%lf,%lf\n", box_x,box[t1]);
	}
	printf("\n");
//*** 平均と標準偏差
	ave=ave/((double)t_end);						//平均値
	sigma=pow(sigma/((double)t_end)-ave*ave,0.5);	//標準偏差
	printf("%lf,%lf\n", ave,sigma);
	printf("\n");
//*** 横軸を標準偏差で見た確率密度関数
	for(t1=0;t1<=100;t1++){
		box[t1]=box[t1]*sigma;						//レート差を標準偏差で割った値の確率密度関数
		box_x=(((double)t1)*box_size+0.5*box_size-0.305-ave)/sigma;
		printf("%lf,%lf\n", box_x,box[t1]);
	}
	printf("\n");
//********************
//*** レート差の絶対値の累積確率密度関数
	for(t=0;t<=t_end-1;t++) dP1[t]=fabs(dP[t]);
	QSort(dP1, 0, t_end-1);							//クイックソートの関数を呼び出す
	for(t=0;t<=t_end-1;t++){
		printf("%lf,%lf,%lf\n",dP1[t_end-1-t],dP1[t_end-1-t]/sigma,((double)(t+1))/((double)t_end));	//レート差、標準偏差で割ったレート差、そのレート差以上の値&その標準偏差で割ったレート差以上の値が発生する確率
	}
	printf("\n");
//********************
//*** 条件付き確率
	for(t=0;t<=t_end-1;t++){
		if(rate[t+1]>rate[t]){
			s_end++;
			s[s_end]=1;
		}
		if(rate[t+1]<rate[t]){
			s_end++;
			s[s_end]=-1;
		}
	}
	for(t=0;t<=s_end;t++){
		Prob[0][0]++;								//N(+or-)
		if(s[t]==1) Prob[1][0]++;					//N(+) これは、与えられたデータの中で + が出た個数を表す
		if(t<=s_end-1 && s[t]==1){
			Prob[0][1]++;							//N(+or-|+)
			if(s[t+1]==1) Prob[1][1]++;				//N(+|+) これは、与えられたデータの中で ++ と続いて出た個数を表す
		}
		if(t<=s_end-2 && s[t]==1 && s[t+1]==1){
			Prob[0][2]++;							//N(+or-|++)
			if(s[t+2]==1) Prob[1][2]++;				//N(+|++)
		}
		if(t<=s_end-2 && s[t]==-1 && s[t+1]==1){
			Prob[0][3]++;							//N(+or-|+-)
			if(s[t+2]==1) Prob[1][3]++;				//N(+|+-)
		}
		if(t<=s_end-3 && s[t]==-1 && s[t+1]==1 && s[t+2]==1){
			Prob[0][4]++;							//N(+or-|+++)
			if(s[t+3]==1) Prob[1][4]++;				//N(+|+++)
		}
	}
	for(t=0;t<=4;t++){
		printf("%ld,%lf\n",t,Prob[1][t]/Prob[0][t]);
	}
	printf("\n");
//********************
//*** ハースト指数の見積もり
	for(dt=1;dt<=4096;dt=dt*2){
		ave=0;
		sigma=0;
		for(t=0;t<=t_end-dt;t++){
			ave=ave+rate[t+dt]-rate[t];
			sigma=sigma+(rate[t+dt]-rate[t])*(rate[t+dt]-rate[t]);
		}
		ave=ave/((double)(t_end-dt+1));
		sigma=pow(sigma/((double)(t_end-dt+1))-ave*ave,0.5);	//τ間離れた２つの異なる時刻のレート差の標準偏差
		printf("%ld,%lf\n",dt,sigma);
	}
//********************
	return 0;
}


/* 関数の定義 */
//**********************************************************************************************************
 /* クイックソートを行う */
void QSort(double *dP1, long left, long right){
    long int i, j;
    double pivot;
	double temp;
    i = left;							// ソートする配列の一番小さい要素の添字
    j = right;							// ソートする配列の一番大きい要素の添字
    pivot = dP1[(left + right) / 2];	// 基準値を配列の中央付近にとる
    while (1) {							// 無限ループ
        while (dP1[i] < pivot)	i++;	// pivot より大きい値が出るまで i を増加させる
        while (pivot < dP1[j])	j--;	// pivot より小さい値が出るまで j を減少させる
        if (i >= j)	break;				// i >= j なら無限ループから抜ける   
		temp = dP1[i];					// dP1[i] と dP1[j]を交換
		dP1[i] = dP1[j];
		dP1[j] = temp;
        i++;							// 次のデータ
        j--;
    }
    if (left < i - 1)	QSort(dP1, left, i - 1);      // 基準値の左に 2 以上要素があれば左の配列を Q ソートする
    if (j + 1 <  right)	 QSort(dP1, j + 1, right);	// 基準値の右に 2 以上要素があれば右の配列を Q ソートする
}
//**********************************************************************************************************