import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.IntStream;

/**
 * 方程式实体类。
 * 封装了构成一个数学方程式的所有元素（操作数、操作符）。
 * 操作数统一使用 String 类型，以支持数字、函数表达式等多种形式。
 */
public class Equation {

  private final List<String> operands;
  private final List<Operator> operators;

  /**
   * 构造函数。
   *
   * @param operands  操作数列表（可以是数字、函数表达式等）
   * @param operators 操作符列表
   */
  public Equation(List<String> operands, List<Operator> operators) {
    this.operands = Collections.unmodifiableList(operands);
    this.operators = Collections.unmodifiableList(operators);
  }

  /**
   * 获取操作数列表的不可变视图。
   *
   * @return 操作数列表
   */
  public List<String> getOperands() {
    return operands;
  }

  /**
   * 获取操作符列表的不可变视图。
   *
   * @return 操作符列表
   */
  public List<Operator> getOperators() {
    return operators;
  }

  /**
   * 生成用于展示给用户和保存到文件的标准问题字符串。
   * 格式: "操作数1 运算符1 操作数2 = ?"
   *
   * @return 格式化的方程式字符串
   */
  @Override
  public String toString() {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    // 使用 IntStream 来优雅地处理操作数和操作符的交替拼接
    IntStream.range(0, operators.size())
            .forEach(i -> sb.append(operands.get(i))
                    .append(" ")
                    .append(operators.get(i).getSymbol())
                    .append(" "));
    sb.append(operands.get(operands.size() - 1)); // 追加最后一个操作数
    sb.append(" = ?");
    return sb.toString();
  }

  /**
   * 生成用于唯一性校验的“规范化”字符串。
   * 对于简单的可交换运算 (如 "3 + 5")，操作数会排序以确保唯一性 ("3 + 5")。
   * 对于复杂或不可交换的运算，直接返回原始顺序的字符串。
   *
   * @return 规范化的方程式字符串
   */
  public String toCanonicalString() {
    // 简化处理：仅对两个操作数且操作符可交换的情况进行规范化
    if (operands.size() == 2 && operators.size() == 1 && operators.get(0).isCommutative()) {
      List<String> sortedOperands = operands.stream().sorted().collect(Collectors.toList());
      return sortedOperands.get(0) + " " + operators.get(0).getSymbol() + " " + sortedOperands.get(1);
    }

    // 对于其他所有复杂情况，直接按原样拼接
    return toString().replace(" = ?", "");
  }
}