using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace jp.nyatla.nyartoolkit.cs.core
{
    /**
     * 定点と傾きのパラメータで、直線を表現します。
     *
     */
    public class NyARVecLinear2d
    {
	    public double x;
	    public double y;
	    public double dx;
	    public double dy;
	    public static NyARVecLinear2d[] createArray(int i_length)
	    {
		    NyARVecLinear2d[] r=new NyARVecLinear2d[i_length];
		    for(int i=0;i<i_length;i++){
			    r[i]=new NyARVecLinear2d();
		    }
		    return r;
	    }
	    /**
	     * 法線ベクトルを計算します。
	     * @param i_src
	     * 元のベクトルを指定します。この値には、thisを指定できます。
	     */
        public void normalVec(NyARVecLinear2d i_src)
	    {
		    double w=this.dx;
		    this.dx=i_src.dy;
		    this.dy=-w;
	    }
        public void setValue(NyARVecLinear2d i_value)
	    {
		    this.dx=i_value.dx;
		    this.dy=i_value.dy;
		    this.x=i_value.x;
		    this.y=i_value.y;
	    }
	    /**
	     * このベクトルと指定した直線が作るCos値を返します。
	     * @param i_v1
	     * @return
	     */
	    public double getVecCos(NyARVecLinear2d i_v1)
	    {
		    double x1=i_v1.dx;
		    double y1=i_v1.dy;
		    double x2=this.dx;
		    double y2=this.dy;
		    double d=(x1*x2+y1*y2)/Math.Sqrt((x1*x1+y1*y1)*(x2*x2+y2*y2));
		    return d;
	    }
        public double getAbsVecCos(NyARVecLinear2d i_v1)
	    {
		    double x1=i_v1.dx;
		    double y1=i_v1.dy;
		    double x2=this.dx;
		    double y2=this.dy;
		    double d=(x1*x2+y1*y2)/Math.Sqrt((x1*x1+y1*y1)*(x2*x2+y2*y2));
		    return d>=0?d:-d;
	    }
	    /**
	     * このベクトルと指定したベクトルが作るCos値を返します。
	     * @param i_dx
	     * @param i_dy
	     * @return
	     */
        public double getVecCos(double i_dx, double i_dy)
	    {
		    double x1=this.dx;
		    double y1=this.dy;
		    double d=(x1*i_dx+y1*i_dy)/Math.Sqrt((x1*x1+y1*y1)*(i_dx*i_dx+i_dy*i_dy));
		    return d;
	    }
        public double getVecCos(NyARDoublePoint2d i_pos1, NyARDoublePoint2d i_pos2)
	    {
		    double d=getAbsVecCos(i_pos2.x-i_pos1.x,i_pos2.y-i_pos1.y);
		    return d>=0?d:-d;
	    }
        public double getAbsVecCos(double i_v2_x, double i_v2_y)
	    {
		    double x1=this.dx;
		    double y1=this.dy;
		    double d=(x1*i_v2_x+y1*i_v2_y)/Math.Sqrt((x1*x1+y1*y1)*(i_v2_x*i_v2_x+i_v2_y*i_v2_y));
		    return d>=0?d:-d;
	    }
	    /**
	     * このベクトルと、i_pos1-&lt;i_pos2を結ぶ線分が作るcos値の絶対値を返します。
	     * @param i_pos1
	     * @param i_pos2
	     * @return
	     */
        public double getAbsVecCos(NyARDoublePoint2d i_pos1, NyARDoublePoint2d i_pos2)
	    {
		    double d=getAbsVecCos(i_pos2.x-i_pos1.x,i_pos2.y-i_pos1.y);
		    return d>=0?d:-d;
	    }
    	
	    /**
	     * 交点を求めます。
	     * @param i_vector1
	     * @param i_vector2
	     * @param o_point
	     * @return
	     */
        public bool crossPos(NyARVecLinear2d i_vector1, NyARDoublePoint2d o_point)
	    {
		    double a1= i_vector1.dy;
		    double b1=-i_vector1.dx;
		    double c1=(i_vector1.dx*i_vector1.y-i_vector1.dy*i_vector1.x);
		    double a2= this.dy;
		    double b2=-this.dx;
		    double c2=(this.dx*this.y-this.dy*this.x);
		    double w1 = a1 * b2 - a2 * b1;
		    if (w1 == 0.0) {
			    return false;
		    }
		    o_point.x = (b1 * c2 - b2 * c1) / w1;
		    o_point.y = (a2 * c1 - a1 * c2) / w1;
		    return true;
	    }
	    /**
	     * 直線と、i_sp1とi_sp2の作る線分との二乗距離値の合計を返します。
	     * 線分と直線の類似度を
	     * @param i_sp1
	     * @param i_sp2
	     * @param o_point
	     * @return
	     * 距離が取れないときは無限大です。
	     */
        public double sqDistBySegmentLineEdge(NyARDoublePoint2d i_sp1, NyARDoublePoint2d i_sp2)
	    {
		    double sa,sb,sc;
		    sa= this.dy;
		    sb=-this.dx;
		    sc=(this.dx*this.y-this.dy*this.x);
    		

		    double lc;
		    double x,y,w1;
		    //thisを法線に変換

		    //交点を計算
		    w1 = sa * (-sa) - sb * sb;
		    if (w1 == 0.0) {
			    return Double.PositiveInfinity;
		    }
		    //i_sp1と、i_linerの交点
		    lc=-(sb*i_sp1.x-sa*i_sp1.y);
		    x = ((sb * lc +sa * sc) / w1)-i_sp1.x;
		    y = ((sb * sc - sa * lc) / w1)-i_sp1.y;
		    double sqdist=x*x+y*y;

		    lc=-(sb*i_sp2.x-sa*i_sp2.y);
		    x = ((sb * lc + sa * sc) / w1)-i_sp2.x;
		    y = ((sb * sc - sa * lc) / w1)-i_sp2.y;

		    return sqdist+x*x+y*y;
	    }

	    /**
	     * i_lineの直線をセットします。x,yの値は、(i_x,i_y)を通過するi_lineの法線とi_lineの交点をセットします。
	     * @param i_line
	     * @param i_x
	     * @param i_y
	     */
        public bool setLinear(NyARLinear i_line, double i_x, double i_y)
	    {
		    double la=i_line.b;
		    double lb=-i_line.a;
		    double lc=-(la*i_x+lb*i_y);
		    //交点を計算
		    double w1 = -lb * lb - la * la;
		    if (w1 == 0.0) {
			    return false;
		    }		
		    this.x=((la * lc - lb * i_line.c) / w1);
		    this.y= ((la * i_line.c +lb * lc) / w1);
		    this.dy=-lb;
		    this.dx=-la;
		    return true;
	    }
	    /**
	     * 点群から最小二乗法で直線を計算してセットします。
	     * 通過点x,yは、点群の中央値を通過する、算出された直線の法線との交点です。
	     * @param i_points
	     * @param i_number_of_data
	     * @return
	     */
        public bool leastSquares(NyARDoublePoint2d[] i_points, int i_number_of_data)
	    {
		    int i;
		    double sum_xy = 0, sum_x = 0, sum_y = 0, sum_x2 = 0;
		    for (i=0; i<i_number_of_data; i++){
			    NyARDoublePoint2d ptr=i_points[i];
			    double xw=ptr.x;
			    sum_xy += xw * ptr.y;
			    sum_x += xw;
			    sum_y += ptr.y;
			    sum_x2 += xw*xw;
		    }
		    double la=-(i_number_of_data * sum_x2 - sum_x*sum_x);
		    double lb=-(i_number_of_data * sum_xy - sum_x * sum_y);
		    double cc=(sum_x2 * sum_y - sum_xy * sum_x);
		    double lc=-(la*sum_x+lb*sum_y)/i_number_of_data;
		    //交点を計算
		    double w1 = -lb * lb - la * la;
		    if (w1 == 0.0) {
			    return false;
		    }		
		    this.x=((la * lc - lb * cc) / w1);
		    this.y= ((la * cc +lb * lc) / w1);
		    this.dy=-lb;
		    this.dx=-la;
		    return true;
	    }
	    /**
	     * 正規化したベクトルを出力する{@link #leastSquares}です。
	     * @param i_points
	     * @param i_number_of_data
	     * @return
	     */
        public bool leastSquaresWithNormalize(NyARDoublePoint2d[] i_points, int i_number_of_data)
	    {
            bool ret = this.leastSquares(i_points, i_number_of_data);
		    double sq=1/Math.Sqrt(this.dx*this.dx+this.dy*this.dy);
		    this.dx*=sq;
		    this.dy*=sq;
		    return ret;
	    }

    }

}
