COVID-19_Model/Covid/Form1.cs

using System;
using System.Buffers.Text;
using System.Collections.Generic;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Windows.Forms;

namespace Covid
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        private Label labelRemoved; // Метка для отображения количества нейтрализованных случаев
        private Label labelActive; // Метка для отображения количества активных случаев
        private Label labelR; // Метка для отображения значения R
        private Label labelDay; // Метка для отображения текущего дня
        public enum HealthState { Susceptible, Infected, Recovered, Dead } // Перечисление состояний здоровья
        private PictureBox pictureBoxLeft; // Левый PictureBox для графика
        private PictureBox pictureBoxRight; // Правый PictureBox для отображения людей

        private List<Person> population = new List<Person>(); // Список людей
        private const int N = 500; // Увеличено количество населения
        private const float InfectionRadius = 10f; // Радиус инфекции
        private const float ContagionProbability = 0.3f; // Вероятность заражения
        private const int DiseaseTime = 35; // Время заболевания
        private const float MortalityRate = 0.12f; // Уровень смертности

        private int day = 0; // Текущий день
        private System.Windows.Forms.Timer timer = new System.Windows.Forms.Timer(); // Таймер для обновления симуляции

        private List<int> historyS = new List<int>(); // История уязвимых
        private List<int> historyI = new List<int>(); // История инфицированных
        private List<int> historyR = new List<int>(); // История выздоровевших
        private List<int> historyD = new List<int>(); // История погибших

        private Random rand = new Random(); // Генератор случайных чисел

        private int newInfectionsThisDay = 0; // Новые инфекции за день
        private int infectedCountPreviousDay = 0; // Количество инфицированных на предыдущий день

        public class Person
        {
            public PointF Position; // Позиция человека
            public PointF Velocity; // Скорость движения человека
            public HealthState State = HealthState.Susceptible; // Состояние здоровья
            public int DaysInfected = 0; // Количество дней, в течение которых человек был инфицирован

            private static Random rand = new Random(); // Генератор случайных чисел для класса Person

            public Person(float x, float y) // Конструктор класса Person
            {
                Position = new PointF(x, y); // Установка начальной позиции
                Velocity = new PointF(RandomFloat(-1, 1), RandomFloat(-1, 1)); // Установка случайной скорости
            }

            private static float RandomFloat(float min, float max) // Метод для генерации случайного числа с плавающей запятой
            {
                return (float)(rand.NextDouble() * (max - min) + min);
            }

            public void Move(int width, int height) // Метод для перемещения человека
            {
                if (State == HealthState.Dead) return; // Если человек мертв, не перемещаем его

                Position = new PointF(Position.X + Velocity.X, Position.Y + Velocity.Y); // Обновление позиции

                // Проверка границ экрана и изменение направления движения
                if (Position.X < 0 || Position.X > width) Velocity = new PointF(-Velocity.X, Velocity.Y);
                if (Position.Y < 0 || Position.Y > height) Velocity = new PointF(Velocity.X, -Velocity.Y);
            }
        }

        public Form1()
        {
            InitializeComponent(); // Инициализация компонентов формы
            this.BackColor = Color.Black; // Установка фона формы
            this.ForeColor = Color.White; // Установка цвета текста

            // Инициализация PictureBox для графика
            pictureBoxLeft = new PictureBox
            {
                Name = "pictureBoxLeft",
                Width = 400,
                Height = 400,
                Location = new Point(10, 10),
                BackColor = Color.Black
            };
            pictureBoxLeft.Paint += pictureBoxLeft_Paint; // Подписка на событие отрисовки
            this.Controls.Add(pictureBoxLeft); // Добавление PictureBox на форму

            // Инициализация PictureBox для отображения людей
            pictureBoxRight = new PictureBox
            {
                Name = "pictureBoxRight",
                Width = 400,
                Height = 400,
                Location = new Point(420, 10),
                BackColor = Color.Black,
                BorderStyle = BorderStyle.FixedSingle // Добавление белой границы
            };
            pictureBoxRight.Paint += pictureBoxRight_Paint; // Подписка на событие отрисовки
            this.Controls.Add(pictureBoxRight); // Добавление PictureBox на форму

            // Создание населения
            for (int i = 0; i < N; i++)
            {
                float x = rand.Next(pictureBoxRight.Width); // Случайная позиция по X
                float y = rand.Next(pictureBoxRight.Height); // Случайная позиция по Y
                population.Add(new Person(x, y)); // Добавление нового человека в популяцию
            }

            // Установка начального состояния для нескольких инфицированных
            population[0].State = HealthState.Infected;
            population[1].State = HealthState.Infected;
            population[2].State = HealthState.Infected;
            population[3].State = HealthState.Infected;
            population[4].State = HealthState.Infected;
            population[5].State = HealthState.Infected;

            timer.Interval = 200; // Установка интервала таймера
            timer.Tick += Timer_Tick; // Подписка на событие таймера
            timer.Start(); // Запуск таймера

            // Инициализация меток для отображения статистики
            labelRemoved = new Label();
            labelRemoved.Name = "labelRemoved";
            labelRemoved.Text = "# Нейтрализованные случаи = 0";
            labelRemoved.ForeColor = Color.LightGray;
            labelRemoved.BackColor = Color.Black;
            labelRemoved.AutoSize = true;
            labelRemoved.Font = new Font(this.Font, FontStyle.Regular);

            labelActive = new Label();
            labelActive.Name = "labelActive";
            labelActive.Text = "# Активные случаи = 0";
            labelActive.ForeColor = Color.Red;
            labelActive.BackColor = Color.Black;
            labelActive.AutoSize = true;
            labelActive.Font = new Font(this.Font, FontStyle.Bold);

            labelR = new Label();
            labelR.Name = "labelR";
            labelR.Text = "R = 0.00";
            labelR.ForeColor = Color.White;
            labelR.BackColor = Color.Black;
            labelR.AutoSize = true;
            labelR.Font = new Font(this.Font, FontStyle.Italic);

            labelDay = new Label();
            labelDay.Name = "labelDay";
            labelDay.Text = "День: 0";
            labelDay.ForeColor = Color.White;
            labelDay.BackColor = Color.Black;
            labelDay.AutoSize = true;
            labelDay.Font = new Font(this.Font, FontStyle.Regular);

            // Расположение меток под PictureBox
            int spacing = 5;
            labelRemoved.Location = new Point(pictureBoxRight.Left, pictureBoxRight.Bottom + spacing);
            labelActive.Location = new Point(labelRemoved.Right + 20, pictureBoxRight.Bottom + spacing);
            labelR.Location = new Point(pictureBoxRight.Left, labelRemoved.Bottom + spacing + 5);
            labelDay.Location = new Point(pictureBoxRight.Left + pictureBoxRight.Width / 2 - 30, labelRemoved.Bottom + spacing + 5);

            // Добавление меток на форму
            this.Controls.Add(labelRemoved);
            this.Controls.Add(labelActive);
            this.Controls.Add(labelR);
            this.Controls.Add(labelDay);
        }

        private void Timer_Tick(object sender, EventArgs e) // Метод, вызываемый при каждом тике таймера
        {
            day++; // Увеличение дня
            newInfectionsThisDay = 0; // Сброс новых инфекций

            // Перемещение всех людей
            foreach (var p in population)
                p.Move(pictureBoxRight.Width, pictureBoxRight.Height);

            // Обработка инфицированных людей
            foreach (var p in population.Where(p => p.State == HealthState.Infected).ToList())
            {
                p.DaysInfected++; // Увеличение количества дней инфицирования
                if (p.DaysInfected >= DiseaseTime) // Проверка, достиг ли человек летального исхода
                {
                    if (rand.NextDouble() < MortalityRate) // Проверка на смерть человека
                        p.State = HealthState.Dead;
                    else
                        p.State = HealthState.Recovered; // Изменение состояния на "вылеченный"
                }
            }

            InfectNearby(); // Используем метод заражения рядом окружающих людей

            // Подсчет статистики
            int sCount = population.Count(p => p.State == HealthState.Susceptible);
            int iCount = population.Count(p => p.State == HealthState.Infected);
            int rCount = population.Count(p => p.State == HealthState.Recovered);
            int dCount = population.Count(p => p.State == HealthState.Dead);

            // Сохранение истории
            historyS.Add(sCount);
            historyI.Add(iCount);
            historyR.Add(rCount);
            historyD.Add(dCount);

            // Обновление R
            float R = infectedCountPreviousDay > 0 ? (float) newInfectionsThisDay / infectedCountPreviousDay : 0f;
            infectedCountPreviousDay = iCount; // Обновление количества инфицированных на предыдущий день

            // Обновление Tag для отрисовки
            pictureBoxRight.Tag = new { Active = iCount, Removed = rCount + dCount, R = R, Day = day };

            // Обновление текста меток
            labelRemoved.Text = $"# Нейтрализованные случаи = {rCount + dCount}";
            labelActive.Text = $"#                            Активные случаи = {iCount}";
            labelR.Text = $"R = {R:F2}";
            labelDay.Text = $"День: {day}";
            pictureBoxLeft.Invalidate(); // Перерисовка левого PictureBox
            pictureBoxRight.Invalidate(); // Перерисовка правого PictureBox
        }

        private void InfectNearby() // Метод для заражения соседей
        {
            var infected = population.Where(p => p.State == HealthState.Infected).ToList(); // Список инфицированных
            var susceptible = population.Where(p => p.State == HealthState.Susceptible).ToList(); // Список уязвимых

            // Проверка расстояния между инфицированными и уязвимыми
            foreach (var inf in infected)
            {
                foreach (var sus in susceptible)
                {
                    float dist = Distance(inf.Position, sus.Position); // Вычисление расстояния
                    if (dist < InfectionRadius) // Если в пределах радиуса инфекции
                    {
                        if (rand.NextDouble() < ContagionProbability) // Проверка на заражение
                        {
                            sus.State = HealthState.Infected; // Изменение состояния на инфицированный
                            newInfectionsThisDay++; // Увеличение счетчика новых инфекций
                        }
                    }
                }
            }
        }

        private float Distance(PointF a, PointF b) // Метод для вычисления расстояния между двумя точками
        {
            float dx = a.X - b.X; // Разность по X
            float dy = a.Y - b.Y; // Разность по Y
            return (float)Math.Sqrt(dx * dx + dy * dy); // Возвращение расстояния
        }

        private void pictureBoxLeft_Paint(object sender, PaintEventArgs e) // Метод для отрисовки графика
        {
            Graphics g = e.Graphics;
            g.Clear(Color.Black); // Очистка фона

            if (historyS.Count < 2) return; // Если недостаточно данных для отрисовки

            int w = pictureBoxLeft.Width; // Ширина PictureBox
            int h = pictureBoxLeft.Height; // Высота PictureBox

            int maxY = population.Count; // Максимальное значение по Y

            Pen axisPen = Pens.White; // Перо для осей
            g.DrawLine(axisPen, 40, 10, 40, h - 30); // Вертикальная ось
            g.DrawLine(axisPen, 40, h - 30, w - 10, h - 30); // Горизонтальная ось

            // Отрисовка линий графика для различных состояний
            DrawGraphLine(g, historyS, maxY, Color.Cyan, 40, h - 30, w - 50, h - 40);
            DrawGraphLine(g, historyI, maxY, Color.Red, 40, h - 30, w - 50, h - 40);
            DrawGraphLine(g, historyR, maxY, Color.Green, 40, h - 30, w - 50, h - 40);
            DrawGraphLine(g, historyD, maxY, Color.Gray, 40, h - 30, w - 50, h - 40);

            // Подписи для графика
            g.DrawString("Уязвимые", this.Font, Brushes.Cyan, w - 130, 20);
            g.DrawString("Инфицированные", this.Font, Brushes.Red, w - 130, 40);
            g.DrawString("Вылеченные", this.Font, Brushes.Green, w - 130, 60);
            g.DrawString("Погибшие", this.Font, Brushes.Gray, w - 130, 80);
        }

        private void DrawGraphLine(Graphics g, List<int> data, int maxY, Color color, int x0, int y0, int width, int height) // Метод для отрисовки линии графика
        {
            if (data.Count < 2) return; // Если недостаточно данных для отрисовки

            Pen pen = new Pen(color, 2); // Перо для линии
            int count = data.Count; // Количество точек
            float xStep = (float)width / (count - 1); // Шаг по X

            PointF[] points = new PointF[count]; // Массив точек для линии
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                float x = x0 + i * xStep; // Вычисление координаты X
                float y = y0 - (data[i] / (float)maxY) * height; // Вычисление координаты Y
                points[i] = new PointF(x, y); // Добавление точки в массив
            }

            g.DrawLines(pen, points); // Отрисовка линии
        }

        private void pictureBoxRight_Paint(object sender, PaintEventArgs e) // Метод для отрисовки людей
        {
            Graphics g = e.Graphics;
            g.Clear(Color.Black); // Очистка фона

            // Отрисовка каждого человека в зависимости от его состояния
            foreach (var p in population)
            {
                Color c = p.State switch
                {
                    HealthState.Susceptible => Color.Cyan,
                    HealthState.Infected => Color.Red,
                    HealthState.Recovered => Color.Green,
                    HealthState.Dead => Color.Gray,
                    _ => Color.White
                };
                g.FillEllipse(new SolidBrush(c), p.Position.X, p.Position.Y, 5, 5); // Отрисовка человека
            }
        }
    }
}