import pygame
from math import sin, cos

minx = -3
maxx = 6

miny = -2
maxy = 5

pixel_pro_einheit = 50

schrittweite = 0.01

#  Funktionen, deren Graph zu zeichnen ist
def f(x):
    return x**2
def g(x):
    return -1/3*x+1
def h(x):
    return sin(x)


schwarz = (0, 0, 0)
weiss = (255, 255, 255)
grau = (63, 63, 63)
rot = (255, 0, 0)
gruen = (0, 255, 0)
blau = (0, 0, 255)

breite = (maxx - minx) * pixel_pro_einheit
hoehe = (maxy - miny) * pixel_pro_einheit

pygame.init()
fenster = pygame.display.set_mode((breite+1, hoehe+1))
pygame.display.set_caption("Funktionsgraphen zeichnen")

def bildschirmkoordinaten(x, y):
    # Umrechnung der Koordinaten aus dem gewünschten Koordinatensystem in Fenster-/Bildschirmkoordinaten.
    px = (x - minx) * pixel_pro_einheit 
    py = hoehe - (y - miny) * pixel_pro_einheit 
    return [px, py]

def linie(x0, y0, x1, y1, farbe=weiss, breite=0.05):
    pygame.draw.line(fenster, farbe, bildschirmkoordinaten(x0, y0), bildschirmkoordinaten(x1, y1), width=round(breite * pixel_pro_einheit))

def punkt(x, y, farbe=weiss, radius=0.05):
    pygame.draw.circle(fenster, farbe, bildschirmkoordinaten(x, y), radius * pixel_pro_einheit)

fenster.fill(schwarz)

# vertikales Raster
for x in range(minx, maxx):
    linie(x, miny, x, maxy, grau)
# horizontales Raster
for x in range(minx, maxx):
    linie(minx, x, maxx, x, grau)

# x-Achse
linie(minx, 0, maxx, 0)
for x in range(minx, maxx):
    linie(x, -0.1, x, 0.1)
linie(maxx - 0.3, -0.3, maxx, 0)
linie(maxx - 0.3, 0.3, maxx, 0)

# y-Achse
# x-Achse
linie(0, miny, 0, maxy)
for y in range(miny, maxy):
    linie(-0.1, y, 0.1, y)
linie(-0.3, maxy - 0.3, 0, maxy)
linie(0.3, maxy - 0.3, 0, maxy)

x = minx
while x < maxx:
    punkt(x, f(x), rot)
    punkt(x, g(x), gruen)
    punkt(x, h(x), blau)
    x = x + schrittweite

pygame.display.update()
pygame.image.save(fenster, "graph-2d.jpg")

ende = False
while not ende:
    pygame.display.update()
    for ereignis in pygame.event.get():
        if ereignis.type == pygame.QUIT:
            ende = True
pygame.quit()