"""
Section — sección transversal del casco naval.

Una sección es un corte vertical del casco a posición longitudinal x.
Se define por puntos (y_half, z) de quilla a cubierta (casco simétrico).

Autor: Álvaro Romero
Sprint 1 — AR-ShipDesign
"""
from __future__ import annotations

from dataclasses import dataclass
from typing import Optional

import numpy as np
from scipy.integrate import simpson

from arshipdesign.geometry.nurbs_curve import BSplineCurve


@dataclass
class Section:
    """Sección transversal en una estación.

    Atributos
    ---------
    station : int or str
        Número de estación (0 = AP, 20 = FP en sistema de 21 estaciones).
    x : float
        Posición longitudinal en metros desde AP.
    half_breadths : np.ndarray
        Semi-mangas [m] en cada z (mitad de babor).
    z_positions : np.ndarray
        Alturas z [m] desde la quilla (creciente, 0 = quilla).
    label : str
        Etiqueta opcional.
    """

    station: int | str
    x: float
    half_breadths: np.ndarray
    z_positions: np.ndarray
    label: str = ""

    def __post_init__(self) -> None:
        self.half_breadths = np.asarray(self.half_breadths, dtype=float)
        self.z_positions = np.asarray(self.z_positions, dtype=float)
        if self.half_breadths.shape != self.z_positions.shape:
            raise ValueError(
                "half_breadths y z_positions deben tener igual número de elementos"
            )
        if len(self.z_positions) < 2:
            raise ValueError("Se necesitan al menos 2 puntos por sección")
        if not np.all(np.diff(self.z_positions) >= 0):
            raise ValueError("z_positions debe ser no-decreciente")

    # ------------------------------------------------------------------
    # Curva B-spline
    # ------------------------------------------------------------------

    def curve(self, degree: int = 3) -> BSplineCurve:
        """Curva B-spline (y_half, z) de esta sección."""
        pts = np.column_stack([self.half_breadths, self.z_positions])
        k = min(degree, len(pts) - 1)
        return BSplineCurve(pts, degree=k)

    # ------------------------------------------------------------------
    # Hidrostáticos de sección
    # ------------------------------------------------------------------

    def _clip_to_draft(
        self, draft: Optional[float]
    ) -> tuple[np.ndarray, np.ndarray]:
        """Recorta z/y al calado dado. Retorna (z_clipped, y_clipped)."""
        z, y = self.z_positions, self.half_breadths
        if draft is None:
            return z, y
        z_top = float(draft)
        if z_top <= z[0]:
            return np.array([z[0], z[0]]), np.array([0.0, 0.0])
        if z_top < z[-1]:
            y_top = float(np.interp(z_top, z, y))
            mask = z < z_top
            return (
                np.concatenate([z[mask], [z_top]]),
                np.concatenate([y[mask], [y_top]]),
            )
        return z, y

    def area(self, draft: Optional[float] = None) -> float:
        """Área sumergida de la sección [m²] hasta *draft*.

        Integra 2·y(z) dz (ambas bandas por simetría).
        """
        z_int, y_int = self._clip_to_draft(draft)
        if len(z_int) < 2:
            return 0.0
        if len(z_int) >= 3:
            a = float(simpson(y_int, x=z_int))
        else:
            a = float(np.trapz(y_int, z_int))
        return 2.0 * abs(a)

    def centroid_z(self, draft: Optional[float] = None) -> float:
        """Centroide vertical de la sección sumergida [m desde quilla]."""
        z_int, y_int = self._clip_to_draft(draft)
        if len(z_int) < 2:
            return float(self.z_positions[0])
        if len(z_int) >= 3:
            moment = float(simpson(y_int * z_int, x=z_int))
            area = float(simpson(y_int, x=z_int))
        else:
            moment = float(np.trapz(y_int * z_int, z_int))
            area = float(np.trapz(y_int, z_int))
        if abs(area) < 1e-12:
            return float(z_int[0])
        return moment / area

    def max_half_breadth(self, draft: Optional[float] = None) -> float:
        """Máxima semi-manga hasta *draft* [m]."""
        z, y = self._clip_to_draft(draft)
        return float(y.max()) if len(y) > 0 else 0.0

    # ------------------------------------------------------------------
    # Dunder
    # ------------------------------------------------------------------

    def __repr__(self) -> str:
        return (
            f"Section(station={self.station!r}, x={self.x:.3f} m, "
            f"n_pts={len(self.z_positions)})"
        )