import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.Set;

/**
 * 抽象题目生成器（模板方法模式）。
 * 实现了 IProblemGenerator 接口，提供了通用的题目生成逻辑，
 * 如唯一性检查循环、操作数生成等，将具体的题目构建逻辑延迟到子类。
 */
public abstract class AbstractProblemGenerator implements IProblemGenerator {

  protected final Random random = new Random();
  protected static final int MIN_OPERAND_VALUE = 1;
  protected static final int MAX_OPERAND_VALUE = 100;
  protected static final int MIN_OPERANDS_COUNT = 2;
  protected static final int MAX_OPERANDS_COUNT = 5;

  @Override
  public List<Equation> generate(int count, Set<String> existingProblems) {
    List<Equation> newProblems = new ArrayList<>(count);
    // 使用一个临时的Set来防止在同一次生成任务中产生重复
    Set<String> currentBatchSet = new HashSet<>();

    while (newProblems.size() < count) {
      Equation candidate = createProblem();

      String canonicalForm = candidate.toCanonicalString();

      // 执行唯一性检查：既不能与历史重复，也不能与本次生成的其他题目重复
      if (!existingProblems.contains(canonicalForm) && !currentBatchSet.contains(canonicalForm)) {
        newProblems.add(candidate);
        currentBatchSet.add(canonicalForm);
      }
    }
    return newProblems;
  }

  /**
   * 创建一个候选数学题目的抽象方法（模板方法）。
   * 子类必须实现此方法来定义具体难度的题目生成规则。
   *
   * @return 一个新创建的 Equation 对象
   */
  protected abstract Equation createProblem();

  /**
   * 生成一个在指定范围内的随机整数。
   *
   * @param min 最小值（包含）
   * @param max 最大值（包含）
   * @return 随机整数
   */
  protected int getRandomNumber(int min, int max) {
    return random.nextInt(max - min + 1) + min;
  }

  /**
   * 从给定的操作符数组中随机选择一个。
   * @param availableOperators 可用的操作符数组
   * @return 随机选择的操作符
   */
  protected Operator getRandomOperator(Operator[] availableOperators) {
    return availableOperators[random.nextInt(availableOperators.length)];
  }
}