#include <stdio.h>
#include <mpi.h>
#define MAX 100

int determinant(int m,int L[][MAX]);  /*算行列式值的子程式*/
main(int argc,char **argv)
{
   int i,j,r,n,part,ai;  /* n:矩陣大小, part:每顆cpu分的量 */
   int ans,lans; /* 答案 */
   int CN,rank;  /* CN:CPU個數 , rank:CPU的編號 */
   int A[MAX][MAX],B[MAX][MAX]; /* A:原始矩陣 , B:每顆處理的矩陣 */
   char filename[10]; /* 資料檔的檔名 */
   FILE *fn;
   MPI_Status status;
   MPI_Init(&argc,&argv);
   /* 讀進CPU資訊:第幾顆,多少顆 */
   MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&rank); 
   MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&CN); 

   /* 讀資料檔(矩陣A) */
   if (rank==0)
   {
/*      printf("Please input the filename of data => ");*/
      scanf("%s",&filename);  /* 讀檔名 */
      for (i=1;i<CN;i++)
         MPI_Send(&filename,sizeof(filename),MPI_INT,i,0,MPI_COMM_WORLD);
      if ((fn=fopen(filename,"r"))==NULL)
      {
         printf("File open error!\n");
         exit(1);
      }
      else
      {
         fscanf(fn,"%d",&n); /* 讀矩陣大小 */
         for (i=0;i<n;i++)
            for (j=0;j<n;j++)
               fscanf(fn,"%d",&A[i][j]); /* 讀矩陣元素 */
      }
      fclose(fn); /* 關檔 */
   }
   else
   {
      MPI_Recv(&filename,sizeof(filename),MPI_INT,0,0,MPI_COMM_WORLD,&status);
      if ((fn=fopen(filename,"r"))==NULL)
      {
         printf("File open error!\n");
         exit(1);
      }
      else
      {
         fscanf(fn,"%d",&n);
         for (i=0;i<n;i++)
            for (j=0;j<n;j++)
               fscanf(fn,"%d",&A[i][j]); /* 讀矩陣元素 */
      }
      fclose(fn); /* 關檔 */
   } 

   part=n/CN; /* 算每顆cpu分多少資料 */

   /* 分配每顆cpu所要算的矩陣 */
   for (r=0;r<=part;r++)
   {
      ai=rank+CN*r; /* ai為所要刪的那一行 */
      if (ai<n)
      {
         /* 去掉第一列 */
         for (i=0;i<n-1;i++)
            for (j=0;j<ai;j++)
               B[i][j]=A[i+1][j];
         /* 去掉第ai行 */ 
         for (i=0;i<n-1;i++)
            for (j=0;j<(n-ai-1);j++)
               B[i][ai+j]=A[i+1][ai+j+1];
         /* 判斷正負號並將 ai*detA' */
         if ((ai%2)==0)
            lans=A[0][ai]*determinant(n-1,B);
         else
            lans=-1*A[0][ai]*determinant(n-1,B);
         /*將所得的結果傳到第0顆CPU*/
         MPI_Send(&lans,sizeof(int),MPI_INT,0,0,MPI_COMM_WORLD);
      }
   }
   
   if (rank==0)
   {
      ans=0;
      /*接收由各顆CPU送來的和並將它加總*/
      for (i=0;i<=part;i++)
         for (j=0;j<CN;j++)
         {
            if ((j+CN*i)<n)
            {
               MPI_Recv(&lans,sizeof(int),MPI_INT,j,0,MPI_COMM_WORLD,&status);
               ans=ans+lans;
            }
         }
      printf("detA= %d\n",ans); /* 印出行列式值 */
   }
   MPI_Finalize();
}

/* 算行列式的程式 */
int determinant(int m,int L[][MAX])
{
   int ai,i,j,temp[MAX][MAX];
   int ans=0,lans=0;
   
   if (m<=2) /* 剩2*2的矩陣直接算detA_2*2 */
   {
      ans=L[0][0]*L[1][1]-L[1][0]*L[0][1];
      return ans;
   }
   /* 同上的方法 */ 
   else
      for (ai=0;ai<m;ai++)
      {
         for (i=0;i<m-1;i++)
            for (j=0;j<ai;j++)
               temp[i][j]=L[i+1][j];
         for (i=0;i<m-1;i++)
            for (j=0;j<(m-ai-1);j++)
               temp[i][ai+j]=L[i+1][ai+j+1];
         if ((ai%2)==0)
            lans=L[0][ai]*determinant(m-1,temp);
         else
            lans=-1*L[0][ai]*determinant(m-1,temp);
         ans=ans+lans;
      }
   return ans; /* 傳回答案 */
}