import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import math

v_x_0=1
v_y_0=0.2
dt=0.01
sdt=0.0001
end_t=10000
x=[3]
y=[2]
v_x=[]
v_y=[]
v_x.append(v_x_0)
v_y.append(v_y_0)

for i in range(int(end_t/dt)):
    if abs(math.sqrt(math.pow(x[i],2)+math.pow(y[i],2))-1)>0.1:
        if  abs(x[i])<4.9:
            if  abs(y[i])<4.9:
                x.append(x[i]+v_x[i]*dt)
                y.append(y[i]+v_y[i]*dt)
                v_x.append(v_x[i])
                v_y.append(v_y[i])
            elif 4.9<abs(y[i])<5:
                if  abs(abs(y[i])-5)<0.0001:
                    x.append(x[i]+v_x[i]*dt)
                    y.append(y[i]-v_y[i]*dt)
                    v_x.append(v_x[i])
                    v_y.append(-v_y[i])
                elif abs(abs(y[i])-5)>0.0001:
                    x.append(x[i]+v_x[i]*sdt)
                    y.append(y[i]+v_y[i]*sdt)
                    v_x.append(v_x[i])
                    v_y.append(v_y[i])
            elif abs(y[i])>5:
                pass
        elif 4.9<abs(x[i])<5:
            if  abs(y[i])<4.9:
                if  abs(abs(x[i])-5)<0.0001:
                        x.append(x[i]-v_x[i]*dt)
                        y.append(y[i]+v_y[i]*dt)
                        v_x.append(-v_x[i])
                        v_y.append(v_y[i])
                elif abs(abs(x[i])-5)>0.0001:
                        x.append(x[i]+v_x[i]*sdt)
                        y.append(y[i]+v_y[i]*sdt)
                        v_x.append(v_x[i])
                        v_y.append(v_y[i])
            elif 4.9<abs(y[i])<5:
                if  abs(abs(y[i])-5)<0.0001:
                    if  abs(abs(x[i])-5)<0.0001:
                            x.append(x[i]-v_x[i]*dt)
                            y.append(y[i]-v_y[i]*dt)
                            v_x.append(-v_x[i])
                            v_y.append(-v_y[i])
                    elif abs(abs(x[i])-5)>0.0001:
                            x.append(x[i]+v_x[i]*dt)
                            y.append(y[i]-v_y[i]*dt)
                            v_x.append(v_x[i])
                            v_y.append(-v_y[i])
                elif  abs(abs(y[i])-5)>0.0001:
                    if  abs(abs(x[i])-5)<0.0001:
                            x.append(x[i]-v_x[i]*dt)
                            y.append(y[i]+v_y[i]*dt)
                            v_x.append(-v_x[i])
                            v_y.append(v_y[i])
                    elif abs(abs(x[i])-5)>0.0001:
                            x.append(x[i]+v_x[i]*sdt)
                            y.append(y[i]+v_y[i]*sdt)
                            v_x.append(v_x[i])
                            v_y.append(v_y[i])
            elif abs(y[i])>5:
                    pass
        elif abs(x[i])>5:
            pass
    elif 0.0001<abs(math.sqrt(math.pow(x[i],2)+math.pow(y[i],2))-1)<0.1:
        x.append(x[i]+v_x[i]*sdt)
        y.append(y[i]+v_y[i]*sdt)
        v_x.append(v_x[i])
        v_y.append(v_y[i])
    elif abs(math.sqrt(math.pow(x[i],2)+math.pow(y[i],2))-1)<0.0001:
        vi_vt_xn=v_x[i]*(x[i]/(math.sqrt(math.pow(x[i],2)+math.pow(y[i],2))))
        vi_vt_yn=v_y[i]*(y[i]/(math.sqrt(math.pow(x[i],2)+math.pow(y[i],2))))
        vi_vt_x=(vi_vt_xn+vi_vt_yn)*(x[i]/(math.sqrt(math.pow(x[i],2)+math.pow(y[i],2))))##vertical vxi
        vi_vt_y=(vi_vt_xn+vi_vt_yn)*(y[i]/(math.sqrt(math.pow(x[i],2)+math.pow(y[i],2))))##vertical vyi
        vi_pr_x=v_x[i]-vi_vt_x#parallel vxi
        vi_pr_y=v_y[i]-vi_vt_y#parallel vyi
        v_x.append(-vi_vt_x+vi_pr_x) 
        v_y.append(-vi_vt_y+vi_pr_y)
        x.append(x[i]+v_x[i+1]*dt)
        y.append(y[i]+v_y[i+1]*dt)
    elif abs(math.sqrt(math.pow(x[i],2)+math.pow(y[i],2)))<1:
        pass
theta=[0]      
dtheta=0.1
t=[0]
X=[]
Y=[]
while t[-1]<500:
    X.append(math.cos(t[-1]*math.pi/180))
    Y.append(math.sin(t[-1]*math.pi/180))
    t.append(t[-1]+dt)
    
    
  
plt.figure(figsize=(10,10))
plt.plot(X,Y,'r',linewidth=3)
plt.plot((5,5),(5,-5),'r',linewidth=3)
plt.plot((5,-5),(-5,-5),'r',linewidth=3)
plt.plot((-5,-5),(-5,5),'r',linewidth=3)
plt.plot((-5,5),(5,5),'r',linewidth=3)
plt.plot(x,y)
plt.xlabel(u'x',fontsize=14)
plt.ylabel(u'y',fontsize=14)
plt.show()