"""B07 계획평면도 비탈 · 노선 따라가기 기하 — 노견선 · 성토 · 절토 외곽선 · 비탈 눈금(60 · 67장).

`_Engine_Cad_PlanKinds.py` 가 700줄을 넘어 떼어냄(141-1) — 파일 입출력 없음 · 좌표 = 사업지 m.

⚠⚠ 짝: `B05_Profile/logic/B05_Profile_PlanFootprint.ts`(route_frame · route_normal · side_is_cut ·
slope_end · slope_pieces 와 그 아래 보간 · 촘촘히 · 접힘 버림 · 모서리 둥글림) — 종단 · 횡단
편집 중 평면 발자국 · 한쪽만 고치면 화면과 계획평면도가 갈림.
거울 시험: `resources/tester/test_346_2_plan_footprint_mirror.py`
"""

import math
from bisect import bisect_left, bisect_right
from typing import Any

from config.config_system import DRAWING_SCALE_PLAN

#: 비탈 눈금 간격(1/1,200 실거리 m) — 긴 · 짧은 눈금이 번갈아 선다 · 다른 축척은 종이 간격이
#: 같게(1/6,000 = 10 m · 141-2)
TICK_STEP_M = 2.0


def tick_step_m(scale: int = DRAWING_SCALE_PLAN) -> float:
    """비탈 눈금 간격(실거리 m) — 종이 간격(1/1,200 의 2 m) × 축척."""
    return TICK_STEP_M * scale / DRAWING_SCALE_PLAN


# ── 노선 따라가기 ─────────────────────────────────────


def route_frame(
    route: list[tuple[float, float, float]], chainage: float
) -> tuple[float, float, float, float]:
    """노선 (누가거리, x, y) 위 그 누가거리 자리와 좌측 법선 (x, y, nx, ny)."""
    chainages = [item[0] for item in route]
    index = min(max(bisect_left(chainages, chainage), 1), len(route) - 1)
    (c0, x0, y0), (c1, x1, y1) = route[index - 1], route[index]
    dx, dy = x1 - x0, y1 - y0
    length = math.hypot(dx, dy) or 1.0
    ratio = (chainage - c0) / (c1 - c0) if c1 > c0 else 0.0
    return (x0 + dx * ratio, y0 + dy * ratio, -dy / length, dx / length)


def _ground(samples: list[dict[str, Any]]) -> list[tuple[float, float]]:
    return sorted(
        (float(item["offset_m"]), float(item["elevation_m"]))
        for item in samples
        if item.get("valid", True) and isinstance(item.get("elevation_m"), (int, float))
    )


def _ground_at(ground: list[tuple[float, float]], offset: float) -> float:
    offsets = [x for x, _z in ground]
    index = min(max(bisect_left(offsets, offset), 1), len(ground) - 1)
    (x0, z0), (x1, z1) = ground[index - 1], ground[index]
    return z0 + (z1 - z0) * ((offset - x0) / (x1 - x0) if x1 > x0 else 0.0)


def side_is_cut(samples: list[dict[str, Any]], edge: float, elevation: float) -> bool:
    """노견 끝에서 지반이 노면보다 높으면 그 쪽 비탈은 절토다(낮으면 성토)."""
    ground = _ground(samples)
    return len(ground) >= 2 and _ground_at(ground, edge) > elevation


def slope_end(
    design_line: list[dict[str, Any]], samples: list[dict[str, Any]], edge: float, side: str
) -> float:
    """노견 끝에서 바깥으로 — 설계선이 원지반에 닿는 오프셋(비탈 끝). 못 닿으면 설계선 끝.

    설계선(B06 횡단 설계 결과)은 비탈이 지반과 만난 뒤로 지반을 따라간다 — 그 첫 자리가 끝이다.
    좌측은 오프셋이 커지는 쪽, 우측은 작아지는 쪽이 바깥이다.
    """
    ground = _ground(samples)
    points = sorted((float(p["offset_m"]), float(p["elevation_m"])) for p in design_line)
    outward = (
        [p for p in points if p[0] > edge]
        if side == "left"
        else [p for p in points[::-1] if p[0] < edge]
    )
    if not ground:
        return outward[-1][0] if outward else edge
    end, differs = edge, False
    for offset, elevation in outward:
        if abs(elevation - _ground_at(ground, offset)) <= 1e-3:
            return offset if differs else end
        differs, end = True, offset
    return end


def _split_runs(
    points: list[list[float]], flags: list[bool]
) -> tuple[list[list[list[float]]], list[list[list[float]]]]:
    """한 선을 참 · 거짓 구간으로 끊는다 — 바뀌는 자리 점은 앞뒤 구간이 나눠 가져 이어진다."""
    runs: dict[bool, list[list[list[float]]]] = {True: [], False: []}
    current: list[list[float]] = []
    previous: bool | None = None
    for point, flag in zip(points, flags):
        if flag != previous:
            if current:
                current.append(point)
            current = [point]
            runs[flag].append(current)
            previous = flag
        else:
            current.append(point)
    return (
        [run for run in runs[True] if len(run) >= 2],
        [run for run in runs[False] if len(run) >= 2],
    )


#: 절/성토선 매끄럽게(353-1) — 네 선 중 하나라도 사이 가운데 점에서 이보다 꺾이면 반으로 나눔(°)
SPLIT_TURN_DEG = 2.0
#: 나눔 깊이 상한(2 m → 12.5 cm)
SPLIT_DEPTH = 4
#: 사이 점 법선을 재는 앞뒤 거리(m) — 측점 횡단 틀(`_tangent_at`)과 같은 값
NORMAL_PROBE_M = 1.0


def route_normal(
    route: list[tuple[float, float, float]], chainage: float
) -> tuple[float, float, float, float]:
    """노선 위 그 자리와 좌측 법선 — 법선은 앞뒤 ±1 m 두 점을 잇는 방향(측점 횡단 틀과 같은 식)."""
    x, y, nx, ny = route_frame(route, chainage)
    first, last = route[0][0], route[-1][0]
    before, after = max(first, chainage - NORMAL_PROBE_M), min(last, chainage + NORMAL_PROBE_M)
    if after - before <= 1e-9:
        before, after = max(first, chainage - 1e-3), min(last, chainage + 1e-3)
    x0, y0, _nx, _ny = route_frame(route, before)
    x1, y1, _nx, _ny = route_frame(route, after)
    length = math.hypot(x1 - x0, y1 - y0)
    if length <= 1e-9:
        return x, y, nx, ny
    return x, y, -(y1 - y0) / length, (x1 - x0) / length


def _pchip_slopes(xs: list[float], ys: list[float]) -> list[float]:
    """단조 3차(Fritsch–Carlson) 꺾임점 기울기 — 이웃 값 사이를 넘지 않는다."""
    n = len(xs)
    if n < 2:
        return [0.0] * n
    h = [xs[i + 1] - xs[i] for i in range(n - 1)]
    delta = [(ys[i + 1] - ys[i]) / h[i] for i in range(n - 1)]
    slopes = [delta[0]] + [0.0] * (n - 2) + [delta[-1]]
    for k in range(1, n - 1):
        if delta[k - 1] * delta[k] > 0:
            w1, w2 = 2 * h[k] + h[k - 1], h[k] + 2 * h[k - 1]
            slopes[k] = (w1 + w2) / (w1 / delta[k - 1] + w2 / delta[k])
    return slopes


def _pchip(knots: tuple[list[float], list[float], list[float]], x: float) -> float:
    """꺾임점 값을 그대로 지나는 단조 3차 보간 — 범위 밖은 끝값."""
    xs, ys, slopes = knots
    if x <= xs[0]:
        return ys[0]
    if x >= xs[-1]:
        return ys[-1]
    i = bisect_right(xs, x) - 1
    h = xs[i + 1] - xs[i]
    t = (x - xs[i]) / h
    return (
        (1 + 2 * t) * (1 - t) ** 2 * ys[i]
        + t * (1 - t) ** 2 * h * slopes[i]
        + t * t * (3 - 2 * t) * ys[i + 1]
        + t * t * (t - 1) * h * slopes[i + 1]
    )


def _knots(xs: list[float], ys: list[float]) -> tuple[list[float], list[float], list[float]]:
    return xs, ys, _pchip_slopes(xs, ys)


def _side_curves(records: list[dict[str, Any]], side: str) -> dict[str, Any]:
    """한 쪽 도로 끝 · 비탈 폭 보간 + 깎기↔쌓기 바뀜 자리(폭 0 = 비탈 끝이 도로 끝으로 모임)."""
    chainages = [record["chainage_m"] for record in records]
    edges = [record[f"{side}_edge_m"] for record in records]
    widths = [record[f"{side}_end_m"] - record[f"{side}_edge_m"] for record in records]
    flags = [bool(record[f"{side}_cut"]) for record in records]
    switches: list[float] = []
    width_x, width_y = [chainages[0]], [widths[0]]
    for i in range(1, len(records)):
        c0, c1 = chainages[i - 1], chainages[i]
        w0, w1 = abs(widths[i - 1]), abs(widths[i])
        switch = c0 + (c1 - c0) * (w0 / (w0 + w1) if w0 + w1 > 1e-9 else 0.5)
        switches.append(switch)
        if flags[i - 1] != flags[i] and c0 + 1e-9 < switch < c1 - 1e-9:
            width_x.append(switch)
            width_y.append(0.0)
        width_x.append(c1)
        width_y.append(widths[i])
    return {
        "chainages": chainages,
        "flags": flags,
        "switches": switches,
        "edge": _knots(chainages, edges),
        "width": _knots(width_x, width_y),
    }


def _cut_at(curves: dict[str, Any], chainage: float) -> bool:
    """그 자리 깎기 여부 — 바뀜 자리부터 뒤 측점 것(바뀌는 점은 앞뒤 조각이 나눠 가짐)."""
    flags = curves["flags"]
    i = bisect_right(curves["chainages"], chainage)
    if i == 0:
        return flags[0]
    if i == len(flags):
        return flags[-1]
    if flags[i - 1] == flags[i]:
        return flags[i]
    return flags[i - 1] if chainage < curves["switches"][i - 1] else flags[i]


def _forward_only(points: list[list[float]], frames: list[tuple[float, ...]]) -> list[int]:
    """진행을 거스르는 점(안쪽 비탈 끝이 곡선 중심을 넘어 접힘)을 버린 남는 점 번호."""
    kept = [0] if points else []
    for i in range(1, len(points)):
        last = points[kept[-1]]
        _x, _y, nx, ny = frames[i]
        if (points[i][0] - last[0]) * ny - (points[i][1] - last[1]) * nx > 1e-6:
            kept.append(i)
    return kept


def _turn_deg(a: list[float], m: list[float], b: list[float]) -> float:
    u, v = (m[0] - a[0], m[1] - a[1]), (b[0] - m[0], b[1] - m[1])
    return abs(math.degrees(math.atan2(u[0] * v[1] - u[1] * v[0], u[0] * v[0] + u[1] * v[1])))


#: 비탈 끝 모서리 둥글게(364-3) — 접힘 버린 자리 · 잔 갈지자가 이보다 꺾이면 둥글림(°)
ROUND_TURN_DEG = 15.0
#: 둥글리는 앞뒤 길이(선 따라 m) — 측점 · 깎기↔쌓기 바뀜 점은 넘지 않음 · 그 틈이 ROUND_MIN_M 보다
#: 좁으면 그대로
ROUND_M = 3.0
ROUND_MIN_M = 0.5
#: 둥근 곡선 한 마디 꺾임(°) · 되풀이 상한
ROUND_STEP_DEG = 5.0
ROUND_PASSES = 200


def _dist(a: list[float], b: list[float]) -> float:
    return math.sqrt((b[0] - a[0]) ** 2 + (b[1] - a[1]) ** 2)


def _round_corners(
    points: list[list[float]], flags: list[bool], pins: list[bool]
) -> tuple[list[list[float]], list[bool], list[int]]:
    """가장 많이 꺾인 점부터 앞뒤 같은 길이를 2차 베지어로 바꿈.

    측점(pins) · 깎기↔쌓기 바뀜 점 · 양 끝은 그대로 둔다.

    돌려줌 = 새 점 · 점마다 깎기 여부 · 점마다 원래 번호(새로 만든 점 -1).
    """
    pts, fl, src = [list(p) for p in points], list(flags), list(range(len(points)))

    def pinned(i: int) -> bool:
        return src[i] >= 0 and pins[src[i]]

    def fixed(i: int) -> bool:
        return i == 0 or i == len(pts) - 1 or fl[i] != fl[i - 1] or pinned(i)

    def walk(i: int, step: int, length: float) -> tuple[int, list[float], float, list[float]]:
        """i 에서 step 쪽으로 length(그 전에 붙박인 점이면 거기까지).

        돌려줌 = (남길 점 번호, 그 자리, 간 길이, 그 자리 선 방향 — i 쪽을 향함).
        """
        gone, j = 0.0, i
        while True:
            k = j + step
            seg = _dist(pts[j], pts[k])
            toward = [pts[j][0] - pts[k][0], pts[j][1] - pts[k][1]]
            if gone + seg >= length:
                ratio = (length - gone) / seg
                at = [pts[j][0] - toward[0] * ratio, pts[j][1] - toward[1] * ratio]
                return k, at, length, toward
            if fixed(k):
                # 측점은 반만 다가감 — 끝까지 가면 꺾임이 측점에 몰림
                return k, pts[k], (gone + seg) / 2.0 if pinned(k) else gone + seg, toward
            gone, j = gone + seg, k

    def control(a: list[float], ta: list[float], b: list[float], tb: list[float], reach: float):
        """두 끝 접선이 만나는 점(곡선이 앞뒤 선에 매끄럽게 붙음) — 못 쓰면 None."""
        den = ta[0] * tb[1] - ta[1] * tb[0]
        if abs(den) < 1e-12:
            return None
        s = ((b[0] - a[0]) * tb[1] - (b[1] - a[1]) * tb[0]) / den
        u = ((b[0] - a[0]) * ta[1] - (b[1] - a[1]) * ta[0]) / den
        c = [a[0] + ta[0] * s, a[1] + ta[1] * s]
        if s <= 0 or u <= 0 or _dist(a, c) > 2 * reach or _dist(b, c) > 2 * reach:
            return None
        return c

    for _ in range(ROUND_PASSES):
        worst, at, reach = ROUND_TURN_DEG, -1, 0.0
        for i in range(1, len(pts) - 1):
            if fixed(i):
                continue
            turn = _turn_deg(pts[i - 1], pts[i], pts[i + 1])
            if turn > worst:
                room = min(walk(i, -1, ROUND_M)[2], walk(i, 1, ROUND_M)[2])
                if room >= ROUND_MIN_M:
                    worst, at, reach = turn, i, room
        if at < 0:
            break
        before, a, _gone, ta = walk(at, -1, reach)
        after, b, _gone, tb = walk(at, 1, reach)
        p = control(a, ta, b, tb, reach) or pts[at]
        count = max(2, math.ceil(worst / ROUND_STEP_DEG))
        curve = []
        for n in range(count + 1):
            t = n / count
            point = [
                round((1 - t) ** 2 * a[k] + 2 * t * (1 - t) * p[k] + t * t * b[k], 4)
                for k in (0, 1)
            ]
            if _dist(point, pts[before]) > 1e-6 and _dist(point, pts[after]) > 1e-6:
                curve.append(point)
        pts[before + 1 : after] = curve
        fl[before + 1 : after] = [fl[at]] * len(curve)
        src[before + 1 : after] = [-1] * len(curve)
    return pts, fl, src


def _densify(
    chainages: list[float], frame_of: Any, place: Any
) -> tuple[list[float], list[tuple[float, float, float, float]]]:
    """곡선 · 폭이 가파르게 바뀌는 자리 — 가운데 점에서 많이 꺾이는 사이를 반씩 나눔."""

    def split(c0: float, p0: list, c1: float, p1: list, depth: int) -> list[float]:
        if depth >= SPLIT_DEPTH:
            return []
        middle = (c0 + c1) / 2.0
        pm = place(middle, frame_of(middle))
        # 4분 점도 봄 — S 자(가운데가 현 위)는 가운데 점만으론 안 꺾여 보임(364-3)
        q1 = place((c0 + middle) / 2.0, frame_of((c0 + middle) / 2.0))
        q3 = place((middle + c1) / 2.0, frame_of((middle + c1) / 2.0))
        triples = [*zip(p0, pm, p1), *zip(p0, q1, pm), *zip(pm, q3, p1)]
        # 되돌아가는 꺾임(90° 넘음)은 접힘 — 버릴 점이라 나누지 않음
        if not any(SPLIT_TURN_DEG < _turn_deg(a, m, b) < 90.0 for a, m, b in triples):
            return []
        return (
            split(c0, p0, middle, pm, depth + 1) + [middle] + split(middle, pm, c1, p1, depth + 1)
        )

    points = [place(chainage, frame_of(chainage)) for chainage in chainages]
    out = chainages[:1]
    for i in range(1, len(chainages)):
        out += split(chainages[i - 1], points[i - 1], chainages[i], points[i], 0)
        out.append(chainages[i])
    return out, [frame_of(chainage) for chainage in out]


def slope_pieces(
    route: list[tuple[float, float, float]],
    records: list[dict[str, Any]],
    start_m: float,
    end_m: float,
    step_m: float = TICK_STEP_M,
) -> tuple[dict[str, Any], dict[str, Any], dict[str, Any], dict[str, Any]]:
    """측점별 노견 끝 · 비탈 끝 오프셋에서 노견선 · 성토 외곽선 · 절토 외곽선 · 비탈 눈금을 만든다.

    `records` = [{chainage_m, left_edge_m, left_end_m, right_edge_m, right_end_m,
    left_cut?, right_cut?, (x, y, nx, ny)?}] — 좌(+) · 우(-) 오프셋. 측점 자리는 횡단 파일의
    중심 · 좌축을 그대로 써서 측점에서 외곽선 폭이 횡단 설계 값과 같다. 측점 사이는 단조 3차
    보간(측점 값 그대로 지남) · 법선은 측점과 같은 ±1 m 식 · 곡선은 촘촘히 · 진행을 거스르는
    점은 버림 · 깎기↔쌓기 바뀜 자리에서 비탈 끝이 도로 끝으로 모인다(353-1). 버린 자리 · 잔
    갈지자에 남은 비탈 끝 모서리는 측점을 두고 둥글린다(364-3).
    비탈 끝 선은 그 쪽이 절토인지 성토인지로 나눠 두 조각에 싣는다.
    """
    sorted_records = sorted(
        (
            {**record, **{f"{s}_cut": bool(record.get(f"{s}_cut")) for s in ("left", "right")}}
            for record in records
        ),
        key=lambda record: record["chainage_m"],
    )
    if len(route) < 2 or not sorted_records:
        return {"lines": []}, {"lines": []}, {"lines": []}, {"ticks": []}
    # 같은 누가거리 측점은 뒤 것 하나만
    records = []
    for record in sorted_records:
        if records and record["chainage_m"] - records[-1]["chainage_m"] <= 1e-9:
            records[-1] = record
        else:
            records.append(record)
    sides = ("left", "right")
    keys = ("left_edge_m", "left_end_m", "right_edge_m", "right_end_m")
    curves = {side: _side_curves(records, side) for side in sides}
    by_chainage = {round(record["chainage_m"], 3): record for record in records}
    base = {
        round(record["chainage_m"], 3)
        for record in records
        if start_m <= record["chainage_m"] <= end_m
    }
    step = start_m
    while step <= end_m:
        base.add(round(step, 3))
        step += step_m
    switches = {
        at
        for side in sides
        for i, at in enumerate(curves[side]["switches"])
        if curves[side]["flags"][i] != curves[side]["flags"][i + 1] and start_m <= at <= end_m
    }

    def frame_of(chainage: float) -> tuple[float, float, float, float]:
        record = by_chainage.get(round(chainage, 3))
        if record and all(k in record for k in ("x", "y", "nx", "ny")):
            return record["x"], record["y"], record["nx"], record["ny"]
        return route_normal(route, chainage)

    def values_at(chainage: float) -> dict[str, float]:
        values: dict[str, float] = {}
        for side in sides:
            edge = _pchip(curves[side]["edge"], chainage)
            values[f"{side}_edge_m"] = edge
            values[f"{side}_end_m"] = edge + _pchip(curves[side]["width"], chainage)
        return values

    def place(chainage: float, frame: tuple[float, float, float, float]) -> list[list[float]]:
        x, y, nx, ny = frame
        values = values_at(chainage)
        return [[x + nx * values[key], y + ny * values[key]] for key in keys]

    chainages, frames = _densify(sorted(base | switches), frame_of, place)
    offsets = [values_at(chainage) for chainage in chainages]
    raw: dict[str, list[list[float]]] = {key: [] for key in keys}
    for (x, y, nx, ny), values in zip(frames, offsets):
        for key in keys:
            raw[key].append([round(x + nx * values[key], 4), round(y + ny * values[key], 4)])
    kept = {key: _forward_only(raw[key], frames) for key in keys}
    lines = {key: [raw[key][i] for i in kept[key]] for key in keys}
    cut = {
        side: [_cut_at(curves[side], chainages[i]) for i in kept[f"{side}_end_m"]] for side in sides
    }
    kept_sets = {key: set(kept[key]) for key in keys}
    for side in sides:
        key = f"{side}_end_m"
        pins = [round(chainages[i], 3) in by_chainage for i in kept[key]]
        lines[key], cut[side], src = _round_corners(lines[key], cut[side], pins)
        kept_sets[key] = {kept[key][j] for j in src if j >= 0}
    # 눈금은 노견 끝에서 비탈 끝으로 — 측점 · 눈금 간격 자리만 · 긴 것 · 짧은 것이 번갈아
    # 선다(납품 도면 관례) · 접혀 버리거나 둥글린 자리는 뺌.
    ticks: list[list[list[float]]] = []
    position = {chainage: i for i, chainage in enumerate(chainages)}
    for index, chainage in enumerate(sorted(base)):
        i = position[chainage]
        x, y, nx, ny = frames[i]
        for side in sides:
            edge, end = offsets[i][f"{side}_edge_m"], offsets[i][f"{side}_end_m"]
            if abs(end - edge) < 0.05 or i not in kept_sets[f"{side}_end_m"]:
                continue
            reach = end if index % 2 == 0 else edge + (end - edge) / 2.0
            ticks.append([raw[f"{side}_edge_m"][i], [x + nx * reach, y + ny * reach]])
    cut_lines: list[list[list[float]]] = []
    fill_lines: list[list[list[float]]] = []
    for side in sides:
        cut_runs, fill_runs = _split_runs(lines[f"{side}_end_m"], cut[side])
        cut_lines += cut_runs
        fill_lines += fill_runs
    return (
        {"lines": [lines["left_edge_m"], lines["right_edge_m"]]},
        {"lines": fill_lines},
        {"lines": cut_lines},
        {"ticks": ticks},
    )