clear
m=1;
for a=0:0.5:5
%1.初始參數設定模塊
%.傳感器節點區域界限(單位 M)
xm=100;
ym=100;
%(1)匯聚節坐標給定
sink.x=0.5*xm;
sink.y=0.5*ym;
%區域內傳器節數
n=100
%簇頭優化比例（當選簇頭的概率）
p=0.1;
P=0.1;
%能量模型（單位 焦）
%初始化能量模型
Eo=0.5;
%Eelec=Etx=Erx
ETX=50*0.000000001;
ERX=50*0.000000001;
%Transmit Amplifier types
Efs=10*0.000000000001;
Emp=0.0013*0.000000000001;
%Data Aggregation Energy
EDA=5*0.000000001;
%最大循環次數
rmax=5000
%算出參數 do
do=sqrt(Efs/Emp);
Et=0;
%2.無線傳感器網絡模型產生模塊
%構建無線傳感器網絡,在區域內均勻投放100個節點,并畫出圖形
for i=1:1:n
    S1(i).xd=rand(1,1)*xm;
    S2(i).xd=S1(i).xd;
    S3(i).xd=S1(i).xd;
    S4(i).xd=S3(i).xd;
    XR4(i)=S4(i).xd;
    XR3(i)=S3(i).xd;
    XR2(i)=S2(i).xd;
    XR1(i)=S1(i).xd;
    S1(i).yd=rand(1,1)*ym;
    S2(i).yd=S1(i).yd;
    S3(i).yd=S1(i).yd;
    S4(i).yd=S3(i).yd;
    YR4(i)=S4(i).yd;
    S4(i).G=0;
    YR3(i)=S3(i).yd;
    S3(i).G=0;
    YR2(i)=S2(i).yd;
    YR1(i)=S1(i).yd;
    S1(i).G=0;
    S2(i).G=0;
    S1(i).E=Eo*(1+rand*a);
    S2(i).E=S1(i).E;
    S3(i).E=S1(i).E;
    S4(i).E=S3(i).E;
    E3(i)= S3(i).E;
    E4(i)= S4(i).E;
    Et=Et+E3(i);
    %initially there are no cluster heads only nodes
    S1(i).type='N';
    S2(i).type='N';
    S3(i).type='N';
    S4(i).type='N';
end
S2(n+1).xd=sink.x;
S2(n+1).yd=sink.y;
%3.網絡運行模塊
%簇頭節點數
countCHs2=0;
cluster=1;%此定義的目的僅僅是給定一個1開始的下標參數，真正的簇頭數應該還減去1
flag_first_dead2=0;
flag_teenth_dead2=0;
%死亡節點數
dead2=0;
first_dead2(m)=0;
teenth_dead2(m)=0;
%活動節點數
allive2=n;
%(1)循環模式設定
for r=0:1:rmax     %該 for 循環將下面的所有程序包括在內，直到最后一 end 才結束循環
    r;
  %每過一個輪轉周期(本程序為10次)使各節點的S（i）.G參數（該參數用于后面的簇選舉，在該輪轉周期內已當選過簇頭的節點不能再當選）恢復為零
  if(mod(r, round(1/p) )==0)
    for i=1:1:n
        S2(i).G=0;
        S2(i).cl=0;
    end
  end
%(2)死亡節點檢查模塊
dead2=0;
for i=1:1:n
    %檢查有無死亡節點
    if (S2(i).E<=0)
        dead2=dead2+1; 
        %(3)第一個死亡節點的產生時間(用輪次表示)
        %第一個節點死亡時間
        if (dead2==1)
           if(flag_first_dead2==0)
              first_dead2(m)=r;
              flag_first_dead2(m)=1;
           end
        end
        %10%的節點死亡時間
        if(dead2==0.1*n)
           if(flag_teenth_dead2==0)
              teenth_dead2(m)=r;
              flag_teenth_dead2=1;
           end
        end
    end
    if S2(i).E>0
        S2(i).type='N';
    end
end
%(4)簇頭選舉模塊
countCHs2=0;
cluster2=1;
for i=1:1:n
   if(S2(i).E>0)
   temp_rand=rand;     
   if ( (S2(i).G)<=0)  
       %簇頭的選舉，當選的簇頭會把各種相關信存入下面程序所給定的變量中
        if(temp_rand<= (p/(1-p*mod(r,round(1/p)))))
            countCHs2=countCHs2+1;
            S2(i).type='C';
            S2(i).G=round(1/p)-1;
            C2(cluster2).xd=S2(i).xd;
            C2(cluster2).yd=S2(i).yd;
           distance=sqrt( (S2(i).xd-(S2(n+1).xd) )^2 + (S2(i).yd-(S2(n+1).yd) )^2 );
            C2(cluster2).distance=distance;
            C2(cluster2).id=i;
            X2(cluster2)=S2(i).xd;
            Y2(cluster2)=S2(i).yd;
            cluster2=cluster2+1;
           %計算簇頭發送4000bit數據到基站的能量消耗（這里應是所有節點包括簇頭每一輪發送4000bit數據）
           distance;
            if (distance>do)
                S2(i).E=S2(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000) + Emp*4000*( distance*distance*distance*distance )); 
            end
            if (distance<=do)
                S2(i).E=S2(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000)  + Efs*4000*( distance * distance )); 
            end
        end     
    
    end
    % S2(i).G=S2(i).G-1;  
end 
end
%(5)簇內成員選擇簇頭模塊(即簇的形成模塊)
%簇內成員對簇頭的選擇（即簇的形成）算法
for i=1:1:n
   if ( S2(i).type=='N' && S2(i).E>0 )
     if(cluster2-1>=1)
       min_dis=sqrt( (S2(i).xd-S2(n+1).xd)^2 + (S2(i).yd-S2(n+1).yd)^2 );
       min_dis_cluster=0;
       for c=1:1:cluster2-1
           temp=min(min_dis,sqrt( (S2(i).xd-C2(c).xd)^2 + (S2(i).yd-C2(c).yd)^2 ) );
           if ( temp<min_dis )
               min_dis=temp;
               min_dis_cluster=c;
           end
       end
       %簇內節點（發送4000bit數據）能量消耗
       if(min_dis_cluster~=0)    
            min_dis;
            if (min_dis>do)
                S2(i).E=S2(i).E- ( ETX*(4000) + Emp*4000*( min_dis * min_dis * min_dis * min_dis)); 
            end
            if (min_dis<=do)
                S2(i).E=S2(i).E- ( ETX*(4000) + Efs*4000*( min_dis * min_dis)); 
            end
        %簇頭（接受和融合這一簇內節點4000bit數據）的能量消耗
            S2(C2(min_dis_cluster).id).E = S2(C2(min_dis_cluster).id).E- ( (ERX + EDA)*4000 ); 
        else 
            min_dis;
            if (min_dis>do)
                S2(i).E=S2(i).E- ( ETX*(4000) + Emp*4000*( min_dis * min_dis * min_dis * min_dis)); 
            end
            if (min_dis<=do)
                S2(i).E=S2(i).E- ( ETX*(4000) + Efs*4000*( min_dis * min_dis)); 
            end
        end
        S2(i).min_dis=min_dis;
        S2(i).min_dis_cluster=min_dis_cluster;
    else
        min_dis=sqrt( (S2(i).xd-S2(n+1).xd)^2 + (S2(i).yd-S2(n+1).yd)^2 );
            if (min_dis>do)
                S2(i).E=S2(i).E- ( ETX*(4000) + Emp*4000*( min_dis * min_dis * min_dis * min_dis)); 
            end
            if (min_dis<=do)
                S2(i).E=S2(i).E- ( ETX*(4000) + Efs*4000*( min_dis * min_dis)); 
            end
        end
  end
end
end
d1=0.765*xm/2;
K=sqrt(0.5*n*do/pi)*xm/d1^2;
d2=xm/sqrt(2*pi*K);
Er=4000*(2*n*ETX+n*EDA+K*Emp*d1^4+n*Efs*d2^2);
S4(n+1).xd=sink.x;
S4(n+1).yd=sink.y;
countCHs4=0;
cluster=1;%此定義的目的僅僅是給定一個1開始的下標參數，真正的簇頭數應該還減去1
flag_first_dead4=0;
flag_teenth_dead4=0;
%死亡節點數
dead4=0;
first_dead4(m)=0;
teenth_dead4(m)=0;
%活動節點數
allive4=n;
%(1)循環模式設定
for r=0:1:rmax     %該 for 循環將下面的所有程序包括在內，直到最后一 end 才結束循環
    r;
  %每過一個輪轉周期(本程序為10次)使各節點的S（i）.G參數（該參數用于后面的簇選舉，在該輪轉周期內已當選過簇頭的節點不能再當選）恢復為零
  if(mod(r, round(1/P) )==0)
    for i=1:1:n
        S4(i).G=0;
        S4(i).cl=0;
    end
  end
Ea=Et*(1-r/rmax)/n;
%(2)死亡節點檢查模塊
dead4=0;
for i=1:1:n
    %檢查有無死亡節點
    if (S4(i).E<=0)
        dead4=dead4+1; 
        %(3)第一個死亡節點的產生時間(用輪次表示)
        %第一個節點死亡時間
        if (dead4==1)
           if(flag_first_dead4==0)
              first_dead4(m)=r;
              flag_first_dead4=1;
           end
        end
        %10%的節點死亡時間
        if(dead4==0.1*n)
           if(flag_teenth_dead4==0)
              teenth_dead4(m)=r;
              flag_teenth_dead4=1;
           end
        end

    end
    if S4(i).E>0
        S4(i).type='N';
    end
end
%(4)簇頭選舉模塊
countCHs4=0;
cluster4=1;
for i=1:1:n
 if Ea>0
 p(i)=P*n*S4(i).E*E4(i)/(Et*Ea);
 if(S4(i).E>0)
   temp_rand=rand;     
   if ( (S4(i).G)<=0)  
       %簇頭的選舉，當選的簇頭會把各種相關信存入下面程序所給定的變量中
        if(temp_rand<= (p(i)/(1-p(i)*mod(r,round(1/p(i))))))
            countCHs4=countCHs4+1;
             S4(i).type='C';
            S4(i).G=round(1/p(i))-1;
            C4(cluster4).xd=S4(i).xd;
            C4(cluster4).yd=S4(i).yd;
           distance=sqrt( (S4(i).xd-(S4(n+1).xd) )^2 + (S4(i).yd-(S4(n+1).yd) )^2 );
            C4(cluster4).distance=distance;
            C4(cluster4).id=i;
            X4(cluster4)=S4(i).xd;
            Y4(cluster4)=S4(i).yd;
            cluster4=cluster4+1;
           %計算簇頭發送4000bit數據到基站的能量消耗（這里應是所有節點包括簇頭每一輪發送4000bit數據）
           distance;
            if (distance>do)
                S4(i).E=S4(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000) + Emp*4000*( distance*distance*distance*distance )); 
            end
            if (distance<=do)
                S4(i).E=S4(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000)  + Efs*4000*( distance * distance )); 
            end
        end     
    end
    % S4(i).G=S4(i).G-1;  
end 
 end
end
%(5)簇內成員選擇簇頭模塊(即簇的形成模塊)
%簇內成員對簇頭的選擇（即簇的形成）算法
for i=1:1:n
   if ( S4(i).type=='N' && S4(i).E>0 )
     if(cluster4-1>=1)
       min_dis=sqrt( (S4(i).xd-S4(n+1).xd)^2 + (S4(i).yd-S4(n+1).yd)^2 );
       min_dis_cluster=0;
       for c=1:1:cluster4-1
           temp=min(min_dis,sqrt( (S4(i).xd-C4(c).xd)^2 + (S4(i).yd-C4(c).yd)^2 ) );
           if ( temp<min_dis )
               min_dis=temp;
               min_dis_cluster=c;
           end
       end
       %簇內節點（發送4000bit數據）能量消耗
       if(min_dis_cluster~=0)    
            min_dis;
            if (min_dis>do)
                S4(i).E=S4(i).E- ( ETX*(4000) + Emp*4000*( min_dis * min_dis * min_dis * min_dis)); 
            end
            if (min_dis<=do)
                S4(i).E=S4(i).E- ( ETX*(4000) + Efs*4000*( min_dis * min_dis)); 
            end
        %簇頭（接受和融合這一簇內節點4000bit數據）的能量消耗
            S4(C4(min_dis_cluster).id).E = S4(C4(min_dis_cluster).id).E- ( (ERX + EDA)*4000 ); 
        else 
            min_dis;
            if (min_dis>do)
                S4(i).E=S4(i).E- ( ETX*(4000) + Emp*4000*( min_dis * min_dis * min_dis * min_dis)); 
            end
            if (min_dis<=do)
                S4(i).E=S4(i).E- ( ETX*(4000) + Efs*4000*( min_dis * min_dis)); 
            end
        end
        S4(i).min_dis=min_dis;
       S4(i).min_dis_cluster=min_dis_cluster;
   else
            min_dis=sqrt( (S4(i).xd-S4(n+1).xd)^2 + (S4(i).yd-S4(n+1).yd)^2 );
            if (min_dis>do)
                S4(i).E=S4(i).E- ( ETX*(4000) + Emp*4000*( min_dis * min_dis * min_dis * min_dis)); 
            end
            if (min_dis<=do)
                S4(i).E=S4(i).E- ( ETX*(4000) + Efs*4000*( min_dis * min_dis)); 
            end
        end
  end
end
end
m=m+1;
end
r=0:0.5:5;
subplot(2,1,1);
plot(r,first_dead2,'-r',r,first_dead4,'-.m');
legend('leachm2','DEEC2');
xlabel('x(time)');
ylabel('y(dead)');
title('\bf leachm2和DEEC2)的生命周期對比');
subplot(2,1,2);
plot(r,teenth_dead2,'-r',r,teenth_dead4,'-.m');
legend('leachm2','DEEC2');
xlabel('x(time)');
ylabel('y(data)');
title('\bf leachm2和DEEC2的穩定周期對比');