from 당구대 import plt,ax,Config
import 당구대
import matplotlib.patches as patches
import numpy as np
import math

# 포인트 좌표계 (0,0) - (8,4)    ball_radius/한칸
# 당구대좌표계 (0,0) - (8*한칸,4*한칸)

def 당구대좌표계로(n_list):
    # 각 포인트 수치에 '한칸' 길이를 곱하여 실제 mm 좌표로 변환
    return [val * Config.한칸 for val in n_list]
ball_radius=Config.ball_radius/Config.한칸

class Ball:
    def __init__(self,x, y, r=1,facecolor="white",  edgecolor=None, linewidth=1):
        self.x=x; self.y=y; self.r=r
        self.facecolor=facecolor;  
        self.edgecolor=edgecolor
        self.linewidth=linewidth
    def draw(self):
        #당구대 좌표계로 변환
        x,y=당구대좌표계로([self.x,self.y])
        r=self.r*Config.ball_radius
        당구대.draw_ball(x,y,r,facecolor=self.facecolor,edgecolor=self.edgecolor,linewidth=self.linewidth)
    def draw_circle(self):
        x,y=당구대좌표계로([self.x,self.y])
        r=self.r*Config.ball_radius
        당구대.draw_ball(x,y,r,facecolor='none',edgecolor=self.edgecolor,linewidth=self.linewidth)


class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    # 더하기: V1 + V2
    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)

    # 빼기: V1 - V2 (벡터 계산의 핵심: 목적지 - 출발지)
    def __sub__(self, other):
        return Vector(self.x - other.x, self.y - other.y)

    # 스칼라 곱: V1 * k
    def __mul__(self, scalar):
        return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)

    # 벡터의 길이 (크기)
    def length(self):
        return math.sqrt(self.x**2 + self.y**2)

    # 단위 벡터 만들기 (방향은 같고 길이는 1)
    def normalize(self):
        mag = self.length()
        if mag == 0: return Vector(0, 0)
        return Vector(self.x / mag, self.y / mag)

    # 리스트나 튜플 형태로 변환 (Matplotlib 입력용)
    def to_tuple(self):
        return (self.x, self.y)

    def __repr__(self):
        return f"Vector({self.x:.2f}, {self.y:.2f})"

    def draw(self,V1, V2, color="blue"):
        x1,y1,x2,y2=당구대좌표계로([V1.x,V1.y,V2.x,V2.y])
        당구대.draw_arrow(x1,y1,x2,y2,color)
    def drawto(self,V2, color="blue",alpha=1,head_width=20):
        #x=self.x*당구대.한칸; y=self.y*당구대.한칸; r=self.r*당구대.ball_radius;
        x1,y1,x2,y2=당구대좌표계로([self.x,self.y,V2.x,V2.y])
        당구대.draw_arrow(x1,y1,x2,y2,color=color,alpha=alpha,head_width=head_width)

    def get_intersection(v1,v2, q1,q2):
        p1=v1.x,v1.y; p2=v2.x,v2.y
        p3=q1.x,q1.y; p4=q2.x,q2.y
        """
        (x1, y1)-(x2, y2) 선분과 (x3, y3)-(x4, y4) 선분의 교점을 반환
        """
        x1, y1 = p1; x2, y2 = p2
        x3, y3 = p3; x4, y4 = p4

        # 분모 계산 (평행 여부 확인)
        denom = (x1 - x2) * (y3 - y4) - (y1 - y2) * (x3 - x4)
        
        if denom == 0:
            return None  # 평행하거나 일치함

        # 행렬식을 이용한 분자 계산
        intersect_x = ((x1*y2 - y1*x2)*(x3 - x4) - (x1 - x2)*(x3*y4 - y3*x4)) / denom
        intersect_y = ((x1*y2 - y1*x2)*(y3 - y4) - (y1 - y2)*(x3*y4 - y3*x4)) / denom
        
        return (intersect_x, intersect_y)

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# 넣어 치기 : 수구 W가 이미지 볼 C로 출발하고 
#            반사하여 적구R로 향하는 진로를 볼의 중심을 계산하고 도시
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def 넣어치기(R=Ball(x=1,y=3,r=1,facecolor='red'),W=Ball(x=1,y=2,r=1,facecolor='white')):
    # R 적구, :수구
    R.draw()
    W.draw()
    B0=Vector(ball_radius,0)
    B1=Vector(ball_radius,4)
    B0.drawto(B1,color='white',alpha=0.5,head_width=0)

    def reflect(BallW,BallC):
        W=Vector(BallW.x,BallW.y)
        C=Vector(BallC.x,BallC.y)
        W.drawto(C,color='red')                #수구W부터 이미지볼 C 까지
        x,y=Vector.get_intersection(W,C,B0,B1) #수구 W가 날 B에 퉁돌하는 교점 x,y
        qx=W.x; qy=2*y-W.y                     #교점에서 반사되는 점(qx,qy) 
        Vector(x,y).drawto(Vector(qx,qy),color="white")  #교점(x,y)부터 반사점(qx,qy)까지
    
    #적구 R의 인접 이미지원     
    v1=Ball(x=R.x-ball_radius*2,y=R.y,r=R.r,facecolor='None',edgecolor='white')
    v1.draw_circle()

    #적구 내접점 거리
    d=R.x- ball_radius
    #이미지 볼 
    C1=Ball(x=-d-ball_radius,    y=R.y,r=R.r,facecolor='None',edgecolor='red') #적구의 대칭원 C1
    C2=Ball(x=C1.x+ball_radius*2,y=R.y,r=R.r,facecolor='None',edgecolor='red') #C1의 내점원 C2
    if C1.x<0:
        C1.draw_circle()   # C1의 원 그리기
        reflect(W,C1)      # 이미지볼 C1로 향하는 수구W의 반사 궈적
        reflect(W,Vector(C1.x+ball_radius,C1.y)) # 이미지볼 C1의 내접점으로 향하는 수구W의 반사 궈적
    if C2.x<0:
        C2.draw_circle()   # C2의 원 그리기
        reflect(W,C2)       # 이미지볼 C2로 향하는 수구W의 반사 궈적
        reflect(W,Vector(C2.x+ball_radius,C2.y)) # 이미지볼 C2의 내접점으로 향하는 수구W의 반사 궈적
    
    
    
당구대.draw_당구대()    
r=ball_radius#
d=r+r
#넣어치기(R=Ball(d+r,3,facecolor='red'),W=Ball(1,1))   #공1개 구멍 수구적구2칸
#넣어치기(R=Ball(d+r+r,3,facecolor='red'),W=Ball(1,1)) #공1개반구멍 수구적구2칸
#넣어치기(R=Ball(d*2+r,3,facecolor='red'),W=Ball(1,1))  #공2개  구멍 수구적구2칸

넣어치기(R=Ball(d+r,3,facecolor='red'),W=Ball(1,2))   #공1개 구멍 수구적구1칸
#넣어치기(R=Ball(d+r+r,3,facecolor='red'),W=Ball(1,2)) #공1개반구멍 수구적구1칸
#넣어치기(R=Ball(d*2+r,3,facecolor='red'),W=Ball(1,2))  #공2개  구멍 수구적구1칸



ax.axis('off')
plt.title("Billiards Table Coordinate System (mm)")
plt.show()