Aislo/B08_Quantity/B08_Quantity_Engine_UnitQuantity.py

"""구조물 원단위 전개식 — 치수에서 성분 물량을 낸다 (B08 일감 6 · PLAN 8-6·8-8·8-15).

식을 발명하지 않는다 — 실무 원본을 옮긴다
    울진 설계원본 `5. 구조도(기번3).xlsx` 에 구조물 31종의 계산식이 **살아 있는 수식**으로
    남아 있다(PLAN 8-15). 여기 옮긴 것은 그 식이며, 식 안에 상수로 박혀 있던 값
    (돌 뒷길이 0.45 · 공극률 0.77 · 돌 비중 2.65 · 고임돌 0.15 등)은 **계수표로 뺐다**.
    그래야 뒷길이가 바뀔 때 식을 안 고친다 — 실무 방식의 약점을 여기서 고친다.

치수 정본은 하나다 (PLAN 8-6 ② 필수 조건)
    전개식은 **저장된 구조물 제원**(`structures.json` 의 `type_id`·`options`)을 읽어 계산한다.
    자기 치수표를 따로 들지 않는다 — 도면은 H=1.5 인데 수량은 옛 치수로 도는 사고를 막는다.

⚠⚠ 이중계상 셋 — 이 파일이 지켜야 할 규칙
    ㉢ **배합을 분해하지 않는다.** 산출물은 `콘크리트 ㎥` · `모르터 ㎥` 에서 **멈춘다**.
       시멘트·모래·자갈로 쪼개는 것은 B09 일위대가 몫이다. 양쪽이 쪼개면 시멘트가 두 배가 된다.
       실무 원단위 라이브러리에 배합이 이미 분해돼 있어도 **그 줄은 버린다**(PLAN 8-8 ②).
       `verify_no_mix_components()` 가 이 규칙을 코드로 지킨다.
    ㉠ **할증을 붙이지 않는다.** 여기 값은 전부 할증 **전**이다. 할증은 자재총괄 한 곳뿐(PLAN 8-7).
    · **터파기·되메우기·잔토는 토공으로 합산된다.** 내역 줄의 실체는 작업 공종
      (`돌쌓기(찰) H=1.5 · 70m`)이고 그 전개인 터파기는 토공 대분류로 합쳐진다
      (울진 토적집계 D12~D14 실증). 둘 다 내역에 올리면 이중계상이다 —
      그래서 성분마다 `destination` 을 달아 어디로 갈 값인지 표시한다.

⚠ 공제 규칙 (품셈 1-2-1 원문)
    「말뚝머리, 볼트 구멍, 모따기ㆍ물구멍, 이음줄눈 간격, 포장 1개소당 0.1 ㎡ 이하 구조물 자리,
    리벳 구멍, **철근콘크리트 중의 철근** 등」은 **공제하지 않는다.**
    치수를 곧이곧대로 빼면 실무값과 어긋난다. 전개식에서 빼는 것은 **관 통과 단면**처럼
    실제로 비어 있는 자리뿐이다.
"""

from __future__ import annotations

import math
from dataclasses import dataclass, field
from typing import Any, Iterable

from B08_Quantity.B08_Quantity_Engine_ObservedUnit import (
    BASIS_DERIVED,
    BASIS_OBSERVED,
    ObservedUnitTable,
    expand_observed,
    load_observed_table,
)
from B08_Quantity.B08_Quantity_Engine_Formwork import annotate as annotate_formwork
from B08_Quantity.B08_Quantity_Engine_Formwork import shoring_status
from common_util.common_util_quantity_spread import spread_by_unit

# ── 계수표 — 식에 박지 않고 여기서 고른다 ─────────────────────────────
# 돌 뒷길이(㎝)별 원단위. 출처: `original/실무문서/_원단위라이브러리_울진소광.md` 「돌뒷길이별 원단위표」.
# ⚠ 60㎝ 돌중량은 원본이 비어 있다 — 지어내지 않고 None 으로 둔다(PLAN 8-8 ㉮).
STONE_BACK_LENGTH_TABLE: dict[int, dict[str, float | None]] = {
    35: {"fill_concrete_m3_per_m2": 0.16, "wedge_stone_m3_per_m2": 0.12, "stone_ton_per_m2": 0.575},
    45: {"fill_concrete_m3_per_m2": 0.20, "wedge_stone_m3_per_m2": 0.15, "stone_ton_per_m2": 0.88},
    55: {"fill_concrete_m3_per_m2": 0.25, "wedge_stone_m3_per_m2": 0.18, "stone_ton_per_m2": 1.10},
    60: {"fill_concrete_m3_per_m2": 0.27, "wedge_stone_m3_per_m2": 0.20, "stone_ton_per_m2": None},
}
DEFAULT_BACK_LENGTH_CM = 45

# 돌쌓기 전개식의 상수 — 실무 수식에 박혀 있던 값을 뺀 것.
STONE_MASONRY = {
    "face_to_slope_factor": 1.04,  # 돌쌓기 면적 = 정면적 × 1.04 (비탈 기울기 몫)
    "thickness_base_m": 0.45,  # 평균두께 식의 밑돌 두께
    "thickness_top_coeff": 0.10,  # 상부 두께 계수 (0.45 + 0.10·H)
    "thickness_bottom_coeff": 0.40,  # 하부 두께 계수 (0.45 + 0.40·H)
    # ⚠ 미결 — 법은 「2~3 ㎡당 1개소 **이상**」(구조물_수량.md §물구멍)이고 2.0 은 **실무 관측값**이다.
    # 범위의 한쪽 끝을 쓰는 것이라 사용자 확정 전까지 잠정이다. 식이 아니라 여기 있으니 갈아끼우면 된다.
    "weep_hole_area_m2": 2.0,  # 물구멍 1개소당 벽면적
    "weep_hole_length_m": 0.5,  # 물구멍 1개소당 관 길이
    "mortar_m3_per_m2": 0.009,  # 줄눈 모르터 (찰쌓기만)
    "excavation_extra_m": 0.2,  # 터파기 폭 여유
    "backfill_thickness_m": 0.2,  # 되메우기 두께
}

# 성분이 어디로 가는가 — 이중계상을 막는 표시.
# `earthwork` = 토공 대분류로 합산(울진 토적집계 D12~D14 실증)
# `material` = 자재총괄로 감(할증은 거기서 한 번만)
# `unit_price` = 일위대가 재료비 구성으로 감(B09 가 배합을 분해)
DESTINATION = {
    "터파기": "earthwork",
    "되메우기": "earthwork",
    "잔토처리": "earthwork",
    "돌쌓기": "unit_price",
    "돌붙임": "unit_price",
    "깬돌": "material",
    "야면석": "material",
    "고임돌": "material",
    "막자갈": "material",
    "콘크리트": "unit_price",
    "채움콘크리트": "unit_price",
    "모르터": "unit_price",
    "거푸집": "unit_price",
    "물구멍": "material",
}

# ⚠ 배합 성분 — 산출물에 나타나면 안 된다(㉢). B09 일위대가가 배합표로 분해한다.
# ⚠ **정확히 같은 이름**으로만 본다. 부분문자열로 재면 `막자갈`(뒤채움 재료)이 배합 `자갈` 로
# 오탐된다 — 개발 중 실제로 걸렸던 자리다.
MIX_COMPONENTS = frozenset(
    {"시멘트", "모래", "자갈", "친모래", "친자갈", "잔골재", "굵은골재", "부순돌"}
)


@dataclass(slots=True)
class Component:
    """전개 결과 한 성분. `basis` 는 어떤 식으로 나왔는지 사람이 읽는 근거다."""

    name: str
    unit: str
    amount: float
    destination: str
    basis: str = ""
    # ⚠ 값이 어디서 왔나 — `derived`(치수에서 식으로) / `observed`(실무 관측 원단위표).
    #   두 근거가 한 표에 섞이므로 줄마다 단다. 안 적으면 나중에 못 되짚는다.
    basis_kind: str = BASIS_DERIVED
    source: str = ""


@dataclass(slots=True)
class StructureQuantity:
    """구조물 하나의 원단위 전개 결과."""

    structure_id: str | None
    type_id: str
    name: str
    length_m: float = 0.0
    height_m: float = 0.0
    # 측점 — 내역 줄에 「어디부터 어디까지」를 적으려면 여기서 따라가야 한다(B09 인계).
    start_m: float | None = None
    end_m: float | None = None
    # 저장된 제원 — **형식(반중력식…)처럼 뒤 단계가 봐야 하는 값**이 여기 있다.
    # 치수를 다시 쓰라는 뜻이 아니라 **읽으라고** 실어 나른다(치수 정본은 여전히 하나).
    options: dict[str, Any] = field(default_factory=dict)
    components: list[Component] = field(default_factory=list)
    notes: list[str] = field(default_factory=list)


def _back_length(options: dict[str, Any]) -> int:
    raw = options.get("stone_back_length_cm")
    if isinstance(raw, (int, float)) and int(raw) in STONE_BACK_LENGTH_TABLE:
        return int(raw)
    return DEFAULT_BACK_LENGTH_CM


def _num(value: Any, fallback: float = 0.0) -> float:
    return float(value) if isinstance(value, (int, float)) else fallback


def stone_masonry(
    height_m: float, length_m: float, options: dict[str, Any], wet: bool
) -> tuple[list[Component], list[str]]:
    """돌쌓기(찰/메) 1구간 전개 — 실무 `기슭막이(찰쌓기, H=1.5, 기초무)` 시트의 식.

    실측 대조(m당, H=1.5, 뒷길이 45㎝, 기울기 1:0.3):
        정면적 1.5 · 비탈면적 1.57 · 평균두께 0.83 · 입적 1.245
        터파기 1.55 · 되메우기 0.30 · 잔토 1.25
    """
    notes: list[str] = []
    if height_m <= 0 or length_m <= 0:
        return [], ["높이·연장이 없어 전개하지 않음"]

    back_cm = _back_length(options)
    table = STONE_BACK_LENGTH_TABLE[back_cm]
    slope_ratio = _num(options.get("face_slope_ratio"), 0.3)  # 전면 기울기 1:0.3 (교본 7-3)
    constants = STONE_MASONRY

    face_area = height_m * length_m  # 정면적
    # 비탈면적 = 정면적 × √(1+n²) — 기울어진 만큼 길어진다.
    slope_area = face_area * math.hypot(1.0, slope_ratio)
    masonry_area = slope_area * constants["face_to_slope_factor"]
    thickness = (
        (constants["thickness_base_m"] + constants["thickness_top_coeff"] * height_m)
        + (constants["thickness_base_m"] + constants["thickness_bottom_coeff"] * height_m)
    ) / 2.0
    volume = face_area * thickness  # 입적

    components = [
        Component("돌쌓기", "㎡", masonry_area, DESTINATION["돌쌓기"], "비탈면적 × 1.04"),
        Component(
            "고임돌",
            "㎥",
            masonry_area * _num(table["wedge_stone_m3_per_m2"]),
            DESTINATION["고임돌"],
            f"돌쌓기 × {table['wedge_stone_m3_per_m2']} ㎥/㎡ (뒷길이 {back_cm}㎝)",
        ),
    ]

    stone_ton = table["stone_ton_per_m2"]
    if stone_ton is None:
        # 원본 표가 비어 있는 칸이다 — 지어내지 않고 알린다(PLAN 8-8 ㉮).
        notes.append(f"뒷길이 {back_cm}㎝ 의 돌중량이 원본 표에 없어 야면석을 내지 못함")
    else:
        components.append(
            Component(
                "야면석",
                "ton",
                masonry_area * stone_ton,
                DESTINATION["야면석"],
                f"돌쌓기 × {stone_ton} ton/㎡ (뒷길이 {back_cm}㎝)",
            )
        )

    # 막자갈 = 입적 − (면적 × 뒷길이 × 2/3 + 고임돌). 실무 식 그대로.
    wedge = masonry_area * _num(table["wedge_stone_m3_per_m2"])
    rubble = volume - (masonry_area * (back_cm / 100.0) * 2.0 / 3.0 + wedge)
    if rubble > 0:
        components.append(
            Component(
                "막자갈", "㎥", rubble, DESTINATION["막자갈"], "입적 − (면적×뒷길이×2/3 + 고임돌)"
            )
        )

    if wet:
        components.append(
            Component(
                "채움콘크리트",
                "㎥",
                masonry_area * _num(table["fill_concrete_m3_per_m2"]),
                DESTINATION["채움콘크리트"],
                f"돌쌓기 × {table['fill_concrete_m3_per_m2']} ㎥/㎡ (뒷길이 {back_cm}㎝)",
            )
        )
        components.append(
            Component(
                "모르터",
                "㎥",
                masonry_area * constants["mortar_m3_per_m2"],
                DESTINATION["모르터"],
                f"돌쌓기 × {constants['mortar_m3_per_m2']} ㎥/㎡ (줄눈)",
            )
        )
        # ⚠ 여기서 멈춘다 — 모르터를 시멘트·모래로 쪼개지 않는다(㉢).

    # 물구멍 — 벽면적 2㎡당 1개소, 개소당 0.5m.
    # ⚠ 이것은 **관(파이프) 자재**이지 공제 대상이 아니다. 품셈 1-2-1 이 「공제하지 않는다」고
    #   말하는 물구멍은 **콘크리트 체적에서 뺄 구멍**이고, 여기 값은 그 구멍에 넣는 **관 길이**다.
    #   ⚠ 관종·지름은 미확정 — 법은 「지름 3~6㎝ 파이프」, 실무 관측은 Ø50. 규격이 정해지면
    #   이름에 붙인다(`물구멍 Ø50`). 지어내지 않고 규격 없는 이름으로 둔다.
    components.append(
        Component(
            "물구멍",
            "m",
            masonry_area / constants["weep_hole_area_m2"] * constants["weep_hole_length_m"],
            DESTINATION["물구멍"],
            # ⚠ 「미확정」만 적으면 사용자가 무엇을 정해야 하는지 모른다 —
            #   **지금 무슨 값으로 돌고 있는지**를 함께 적는다(원단위 미확보와 같은 방식).
            "돌쌓기 ÷ 2㎡/개소 × 0.5 m/개소 · ⚠ 잠정: 관 Ø 미정(법 3~6㎝ / 실무 Ø50) ·"
            " 간격 2.0㎡당 1개소(법 2~3㎡당 1개소 이상)",
        )
    )

    # 터파기·되메우기·잔토 — 토공으로 합산되는 값이다(내역 줄이 아니다).
    excavation = height_m * (thickness + constants["excavation_extra_m"]) * length_m
    backfill = height_m * constants["backfill_thickness_m"] * length_m
    components.extend(
        [
            Component(
                "터파기", "㎥", excavation, DESTINATION["터파기"], "높이 × (평균두께+0.2) × 연장"
            ),
            Component("되메우기", "㎥", backfill, DESTINATION["되메우기"], "높이 × 0.2 × 연장"),
            Component(
                "잔토처리",
                "㎥",
                excavation - backfill,
                DESTINATION["잔토처리"],
                "터파기 − 되메우기",
            ),
        ]
    )
    return components, notes


# 구조물 종류 → 전개식. 없는 종류는 전개하지 않고 이름만 남긴다(지어내지 않는다).
# ⚠ **관측 원단위표로 가는 종류** — 치수가 저장돼 있지 않아 전개식을 못 세우는 것들이다.
#   값의 키(규격)를 저장 제원의 어느 칸에서 읽는지 여기 적는다. 표에 규격이 없으면
#   「원단위 미확보」로 드러난다 — 가까운 값을 갖다 쓰지 않는다.
OBSERVED_SPEC_KEYS: dict[str, tuple[str, ...]] = {
    "retaining_wall": ("form", "height_m"),
    "ford_pavement": ("thickness_cm",),
    # 배수관의 유입부 집수정은 관 자체와 **다른 줄**이다 — 관은 관대로 서고 집수정이 따로 선다.
    "pipe_inlet_basin": ("inlet_basin_form", "inlet_basin_material", "pipe_diameter_mm"),
}

EXPANDERS = {
    "masonry_wet": lambda h, l, o: stone_masonry(h, l, o, wet=True),
    "masonry_dry": lambda h, l, o: stone_masonry(h, l, o, wet=False),
    "boulder_masonry": lambda h, l, o: stone_masonry(h, l, o, wet=False),
}


#: 한 구조물이 **여러 내역 줄**을 낳는 자리. 배수관은 관 자체와 유입부 집수정이 따로 선다
#: (품셈도 관부설과 집수정을 다른 공종으로 둔다). 한 줄로 합치면 어느 쪽 물량인지 못 가른다.
ATTACHMENTS: dict[str, tuple[tuple[str, str, str], ...]] = {
    # (붙는 종류, 그것이 있는지 보는 옵션 칸, 줄 이름 꼬리)
    "pipe": (("pipe_inlet_basin", "inlet_basin_form", "유입부 집수정"),),
}


def attachments_of(structure: dict[str, Any]) -> list[dict[str, Any]]:
    """구조물에 딸린 **별도 줄**을 만든다. 제원은 원본을 그대로 물려준다(치수 두 벌 금지)."""
    rows: list[dict[str, Any]] = []
    options = structure.get("options") or {}
    for type_id, gate_key, label in ATTACHMENTS.get(str(structure.get("type_id") or ""), ()):
        if not options.get(gate_key):
            continue  # 그 부속이 없는 배치다 — 빈 줄을 만들지 않는다
        rows.append(
            {
                **structure,
                "structure_id": f"{structure.get('structure_id')}-{type_id}",
                "type_id": type_id,
                "attachment_of": structure.get("structure_id"),
                "attachment_parent_type": structure.get("type_id"),
                "attachment_label": label,
            }
        )
    return rows


def _observed_components(
    type_id: str,
    structure: dict[str, Any],
    observed: ObservedUnitTable | None,
) -> tuple[list[dict[str, Any]], list[str]]:
    """관측 원단위표에서 꺼낸다. 규격 키가 정해져 있지 않은 종류는 건드리지 않는다."""
    keys = OBSERVED_SPEC_KEYS.get(type_id)
    if keys is None:
        return [], []
    options = structure.get("options") or {}
    spec = {key: options[key] for key in keys if options.get(key) is not None}
    if not spec:
        return [], [f"{type_id} 규격이 비어 있음 — 관측 원단위를 고를 수 없음"]
    return expand_observed(type_id, spec, structure, observed)


def expand(
    structure: dict[str, Any],
    names: dict[str, str] | None = None,
    observed: ObservedUnitTable | None = None,
) -> StructureQuantity:
    """구조물 하나를 전개한다. 치수는 저장된 제원에서만 읽는다(치수 두 벌 금지)."""
    type_id = str(structure.get("type_id") or "")
    options = structure.get("options") or {}
    start = _num(structure.get("start_m"))
    end = _num(structure.get("end_m"))
    length = _num(options.get("length_m")) or abs(end - start)
    height = _num(options.get("height_m"))
    label = (names or {}).get(type_id, type_id)
    if structure.get("attachment_label"):
        # 「배수관 · 유입부 집수정」처럼 어디에 딸린 줄인지 이름에 남긴다.
        parent = (names or {}).get(str(structure.get("attachment_parent_type") or ""), "")
        label = f"{parent or label} · {structure['attachment_label']}".strip(" ·")
    result = StructureQuantity(
        structure_id=structure.get("structure_id"),
        type_id=type_id,
        name=label,
        length_m=length,
        height_m=height,
        start_m=start if structure.get("start_m") is not None else None,
        end_m=end if structure.get("end_m") is not None else None,
        options=dict(options),
    )
    expander = EXPANDERS.get(type_id)
    if expander is None:
        # 전개식이 없으면 **관측 원단위표**를 본다(치수가 저장돼 있지 않은 종류).
        components, notes = _observed_components(type_id, structure, observed)
        if components or notes:
            result.components = [Component(**item) for item in components]
            result.notes.extend(notes)
            return result
        result.notes.append(f"'{type_id}' 전개식이 아직 없음 — 물량을 내지 않음")
        return result
    result.components, notes = expander(height, length, options)
    result.notes.extend(notes)
    return result


def verify_no_mix_components(quantities: Iterable[StructureQuantity]) -> list[str]:
    """⚠ 배합 성분이 산출물에 섞이면 알린다 (㉢ 이중계상 방어).

    시멘트·모래·자갈은 **B09 일위대가**가 배합표로 분해할 값이다. 여기서 내면 두 배가 된다.
    실무 원단위 라이브러리를 베끼다 딸려 들어오기 쉬운 자리라 코드로 막는다.
    """
    found: list[str] = []
    for item in quantities:
        for component in item.components:
            if component.name.strip() in MIX_COMPONENTS:
                found.append(f"{item.name}({item.type_id}) 의 '{component.name}'")
    return found


def build_table(
    structures: Iterable[dict[str, Any]], names: dict[str, str] | None = None
) -> dict[str, Any]:
    """화면·API 가 그대로 쓰는 모양. 성분별 총량과 구조물별 내역을 함께 낸다."""
    observed = load_observed_table()
    # 딸린 줄(배수관의 유입부 집수정 등)을 원본 뒤에 세운다 — 한 줄로 합치지 않는다.
    expanded_inputs: list[dict[str, Any]] = []
    for item in structures:
        expanded_inputs.append(item)
        expanded_inputs.extend(attachments_of(item))
    quantities = [expand(item, names, observed) for item in expanded_inputs]
    violations = verify_no_mix_components(quantities)

    totals: dict[str, dict[str, Any]] = {}
    for item in quantities:
        for component in item.components:
            key = f"{component.name}|{component.unit}"
            entry = totals.setdefault(
                key,
                {
                    "name": component.name,
                    "unit": component.unit,
                    "amount": 0.0,
                    "destination": component.destination,
                },
            )
            entry["amount"] += component.amount

    payload_structures = [
        {
            "structure_id": item.structure_id,
            "type_id": item.type_id,
            "name": item.name,
            "length_m": item.length_m,
            "height_m": item.height_m,
            "start_m": item.start_m,
            "end_m": item.end_m,
            # 저장된 제원 — 형식(반중력식…)처럼 **뒤 단계가 읽어야 하는** 값이 여기 있다.
            "options": item.options,
            "notes": item.notes,
            "components": [
                {
                    "name": component.name,
                    "unit": component.unit,
                    "amount": component.amount,
                    "destination": component.destination,
                    "basis": component.basis,
                    "basis_kind": component.basis_kind,
                    "source": component.source,
                }
                for component in item.components
            ],
        }
        for item in quantities
    ]
    # 거푸집 줄에 **몇 회짜리인지**를 달아 준다. 횟수별 재료 환산은 하지 않는다(B09 몫).
    formwork_notes, formwork_missing = annotate_formwork(payload_structures)

    return {
        "structures": payload_structures,
        "formwork_notes": formwork_notes,
        "formwork_reuse_missing": formwork_missing,
        # 동바리 — 대상이 없으면 0 이 아니라 「없음」이라고 말한다.
        "shoring": shoring_status(),
        "totals": sorted(totals.values(), key=lambda entry: entry["name"]),
        # 할증 전 값임을 응답에 못 박는다 — 자재총괄이 한 번만 붙인다(㉠).
        "surcharge_applied": False,
        "mix_components_found": violations,
        "structure_count": len(quantities),
        "amount_spread": spread_by_unit(totals.values(), value_key="amount"),
    }