package com.mathapp.problemGenerators;

import com.mathapp.models.Equation;
import com.mathapp.models.Operator;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 高中题目生成器（最终修正版）。
 * 采用更稳健的“追加”策略，从根本上避免所有索引越界和除零错误。
 */
public class HighSchoolProblemGenerator extends MiddleSchoolProblemGenerator {

  private static final int[] PREDEFINED_ANGLES = {0, 30, 45, 60, 90};
  private static final String[] TRIG_FUNCTIONS = {"sin", "cos", "tan"};

  @Override
  protected Equation createProblem() {
    // 1. 调用父类方法生成一个包含平方或开方的基础题目
    Equation middleSchoolEquation = super.createProblem();
    List<String> operands = new ArrayList<>(middleSchoolEquation.operands());
    List<Operator> operators = new ArrayList<>(middleSchoolEquation.operators());

    String trigExpression;
    Operator connectingOperator;

    // 2.【最终修正策略】使用健壮性检查循环，直到生成一个绝对安全的组合
    while (true) {
      // 2a. 生成三角函数部分，并确保它不是 tan(90°)
      String function;
      int angleInDegrees;
      do {
        function = TRIG_FUNCTIONS[random.nextInt(TRIG_FUNCTIONS.length)];
        angleInDegrees = PREDEFINED_ANGLES[random.nextInt(PREDEFINED_ANGLES.length)];
      } while (function.equals("tan") && angleInDegrees == 90);

      trigExpression = String.format("%s(%s)", function, getRadianString(angleInDegrees));

      // 2b. 随机选择一个连接运算符
      connectingOperator = Operator.values()[random.nextInt(Operator.values().length)];

      // 2c.【健壮性检查】检查这个新运算符是否会与三角函数的值构成除零错误
      boolean isTrigValueZero = (function.equals("sin") && angleInDegrees == 0) ||
              (function.equals("tan") && angleInDegrees == 0);

      // 如果新运算符是除法，且三角函数的值是0，则这是一个非法组合，必须重试
      if (connectingOperator == Operator.DIVIDE && isTrigValueZero) {
        continue; // 非法组合，重新循环
      }

      // 如果代码能执行到这里，说明组合是安全的，可以退出循环
      break;
    }

    // 3.【安全的追加操作】将生成的安全组合追加到表达式末尾
    // 这种方法永远不会导致 IndexOutOfBoundsException
    operands.add(trigExpression);
    operators.add(connectingOperator);

    return new Equation(operands, operators);
  }

  /**
   * 将特殊的角度值转换为 exp4j 可以计算的、基于 pi 的弧度字符串。
   */
  private String getRadianString(int angleInDegrees) {
    switch (angleInDegrees) {
      case 0: return "0";
      case 30: return "pi/6";
      case 45: return "pi/4";
      case 60: return "pi/3";
      case 90: return "pi/2";
      default: return "0";
    }
  }
}