"""
Generador paramétrico — Workboat / Supply / Remolcador (sección cajón).

Genera cascos de trabajo con:
  - Sección transversal rectangular-redondeada
  - Fondo casi plano (quilla de barra)
  - Radio de pantoque duro
  - Cuadernas muy llenas (Cm 0.92–0.97)
  - Proa de bulbo cilíndrico o proa plana

Parámetros típicos:
  Cb: 0.60 – 0.75
  Velocidad/Froude: Fn 0.12 – 0.22

Autor: Álvaro Romero  |  Sprint 2A — AR-ShipDesign
"""
from __future__ import annotations

import numpy as np

from arshipdesign.core.hull import Hull
from arshipdesign.core.offsets import OffsetsTable


def _standard_sheer_z(
    x_sta: np.ndarray, lpp: float, depth: float,
    fwd_rise_frac: float = 0.05, aft_rise_frac: float = 0.025,
) -> np.ndarray:
    """Línea de cubierta parabólica: mínimo en cuaderna maestra, sube hacia proa/popa.
    El puntal de trazado (depth) es el valor en cuaderna maestra.
    """
    xi = x_sta / lpp   # 0=AP, 1=FP, 0.5=midship
    return np.where(
        xi >= 0.5,
        depth * (1.0 + fwd_rise_frac * ((xi - 0.5) / 0.5) ** 2),
        depth * (1.0 + aft_rise_frac  * ((0.5 - xi) / 0.5) ** 2),
    )


def make_workboat_hull(
    name: str = "Workboat / Supply",
    lpp: float = 15.0,
    beam: float = 5.0,
    draft: float = 1.80,
    depth: float = 2.60,
    cb: float = 0.67,
    lcb_frac: float = 0.50,
    bilge_radius_frac: float = 0.12,   # radio de pantoque / calado
    flat_bottom_frac: float = 0.85,    # ancho fondo plano / manga
    n_stations: int = 21,
    n_waterlines: int = 11,
) -> Hull:
    """Genera un casco tipo workboat con sección cajón.

    Parámetros
    ----------
    bilge_radius_frac : float
        Radio del pantoque como fracción del calado (0.08–0.18).
    flat_bottom_frac : float
        Anchura del fondo plano como fracción de la manga (0.80–0.92).
    """
    x_sta   = np.linspace(0.0, lpp, n_stations)
    sheer_z = _standard_sheer_z(x_sta, lpp, depth, fwd_rise_frac=0.035, aft_rise_frac=0.020)
    z_wl    = np.linspace(0.0, float(sheer_z.max()), n_waterlines)
    xi      = (x_sta / lpp - 0.5) * 2.0

    lcb_shift = 2.0 * (lcb_frac - 0.5)

    # Plan form: muy llena, extremos redondeados pero no agudos
    f_plan = _workboat_plan_form(xi, cb, lcb_shift)

    # Geometría del pantoque
    r_bilge   = draft * bilge_radius_frac    # radio en metros
    y_flat    = (beam / 2.0) * flat_bottom_frac  # semi-manga del fondo plano

    data = np.zeros((n_stations, n_waterlines))

    for i in range(n_stations):
        y_wl = (beam / 2.0) * f_plan[i]

        # Escalar fondo plano y radio de pantoque con el ancho de la estación
        scale = f_plan[i]
        y_flat_i  = y_flat  * scale
        r_bilge_i = r_bilge * max(scale, 0.3)

        for j, z in enumerate(z_wl):
            if z <= r_bilge_i:
                # ── Zona de pantoque redondeado ──────────────────────
                # Arco de círculo: y² + (z - r)² = r² → y = sqrt(r² - (r-z)²)
                dz = r_bilge_i - z
                inner = max(0.0, r_bilge_i**2 - dz**2)
                y = y_flat_i - r_bilge_i + np.sqrt(inner)
            else:
                # ── Zona de costado (cuasi-vertical) ─────────────────
                # Ligero flare hacia afuera
                flare = 0.04
                y = y_flat_i + (y_wl - y_flat_i) * (z - r_bilge_i) / (draft - r_bilge_i + 1e-9)
                y = min(y, y_wl)

            data[i, j] = max(0.0, y)

    offsets = OffsetsTable(
        x_stations=x_sta,
        z_waterlines=z_wl,
        data=data,
        station_labels=[f"S{i}" for i in range(n_stations)],
        lpp=lpp, beam=beam, draft=draft,
    )
    return Hull(
        name=name, lpp=lpp, beam=beam, depth=depth, draft=draft,
        offsets=offsets, sheer_z=sheer_z,
    )


def _workboat_plan_form(
    xi: np.ndarray, cb: float, lcb_shift: float
) -> np.ndarray:
    """Plan form para workboat: extremos redondeados pero llenos."""
    n = _workboat_plan_exponent(cb)
    xi_s = np.clip(xi - lcb_shift, -1.0, 1.0)
    f = np.maximum(0.0, 1.0 - np.abs(xi_s) ** n)
    return f


def _workboat_plan_exponent(cb: float) -> float:
    """Cb → exponente plan form (workboat más llena que displacement)."""
    cb_vals = [0.55, 0.62, 0.68, 0.73, 0.78]
    n_vals  = [2.5,  3.0,  3.8,  4.5,  5.5]
    return float(np.interp(cb, cb_vals, n_vals))