"""
geo_tools.core.projection
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
坐标系与投影转换工具，基于 pyproj。
"""

from __future__ import annotations
from typing import Sequence
from pyproj import CRS, Transformer
import geopandas as gpd

from app.utils.logger import get_logger

logger = get_logger(__name__)

def get_crs_info(crs_input: str | int) -> dict[str, str | int | None]:
    """获取 CRS 的基本信息。

    Parameters
    ----------
    crs_input:
        EPSG 代码（整数或 ``"EPSG:4326"`` 字符串）或 proj 字符串。

    Returns
    -------
    dict
        包含 ``name``、``epsg``、``unit``、``is_geographic``、``is_projected``、``datum``。
    """
    crs = CRS.from_user_input(crs_input)
    return {
        "name": crs.name,
        "epsg": crs.to_epsg(),
        "unit": str(crs.axis_info[0].unit_name) if crs.axis_info else None,
        "is_geographic": crs.is_geographic,
        "is_projected": crs.is_projected,
        "datum": crs.datum.name if crs.datum else None,
    }


def crs_to_epsg(crs_input: str | int) -> int | None:
    """尝试将 CRS 转为 EPSG 整数编号，无法识别时返回 None。"""
    try:
        return CRS.from_user_input(crs_input).to_epsg()
    except Exception:
        return None


def transform_coordinates(
    xs: Sequence[float],
    ys: Sequence[float],
    source_crs: str | int,
    target_crs: str | int,
    *,
    always_xy: bool = True,
) -> tuple[list[float], list[float]]:
    """批量转换坐标点。

    Parameters
    ----------
    xs:
        X 坐标序列（地理 CRS 时为经度）。
    ys:
        Y 坐标序列（地理 CRS 时为纬度）。
    source_crs:
        源 CRS。
    target_crs:
        目标 CRS。
    always_xy:
        强制以 (X, Y) 顺序输入输出（推荐保持 True）。

    Returns
    -------
    (list[float], list[float])
        转换后的 (xs, ys)。
    """
    transformer = Transformer.from_crs(source_crs, target_crs, always_xy=always_xy)
    result_xs, result_ys = transformer.transform(list(xs), list(ys))
    return list(result_xs), list(result_ys)


def transform_point(
    x: float,
    y: float,
    source_crs: str | int,
    target_crs: str | int,
    *,
    always_xy: bool = True,
) -> tuple[float, float]:
    """转换单个坐标点。"""
    xs, ys = transform_coordinates([x], [y], source_crs, target_crs, always_xy=always_xy)
    return xs[0], ys[0]


def suggest_projected_crs(lon: float, lat: float, use_3degree: bool = True) -> str:
    """根据经纬度范围自动推荐适合面积/距离计算的投影 CRS（CGCS2000 高斯-克吕格 带号）。

    Parameters
    ----------
    lon:
        中心经度（CGCS2000）。
    lat:
        中心纬度（CGCS2000）。
    use_3degree:
        True 表示3度分带，False 表示6度分带。

    Returns
    -------
    str
        EPSG 代码字符串，如 ``"EPSG:32650"``（CGCS2000 高斯-克吕格 带号）。
    """
    if use_3degree:
        # 3度分带计算：中央经线 = 3° * n
        central_meridian = round(lon / 3) * 3
        zone_number = int(central_meridian / 3)
        
        # CGCS2000 3度带投影定义
        # 从第25带到45带（75°E-135°E）
        if 75 <= central_meridian <= 135:
            epsg = 4513 + zone_number - 25
        else:
            # 默认使用36带（108°E）
            epsg = 4524
            logger.warning("经度范围超出3度带范围，默认使用36带（108°E）")
    else:
        # 6度分带计算：中央经线 = 6° * n - 3°
        central_meridian = round((lon + 3) / 6) * 6 - 3
        zone_number = int((central_meridian + 3) / 6)

        # CGCS2000 6度带投影定义
        # 从第13带到23带（75°E-135°E）
        if 75 <= central_meridian <= 135:
            epsg = 4491 + zone_number - 13
        else:
            # 默认使用18带（105°E）
            epsg = 4496
            logger.warning("经度范围超出6度带范围，默认使用18带（105°E）")

    logger.debug("建议投影 CRS：EPSG:%d（lon=%.2f, lat=%.2f）", epsg, lon, lat)
    return f"EPSG:{epsg}"


def reproject_gdf(
    gdf: gpd.GeoDataFrame,
    target_crs: str | int | None = None,
    *,
    auto_crs: bool = False,
    verbose: bool = True,
) -> gpd.GeoDataFrame:
    """将 GeoDataFrame（要素类）重投影到目标坐标系。

    Parameters
    ----------
    gdf:
        输入 GeoDataFrame，必须已定义 CRS。
    target_crs:
        目标 CRS，如 ``"EPSG:4326"``、``"EPSG:4490"`` 或整数 ``4523``。
        与 ``auto_crs=True`` 二选一。
    auto_crs:
        为 ``True`` 时忽略 ``target_crs``，根据数据中心点自动推荐
        CGCS2000 高斯-克吕格 带号（默认使用 3度分带）。
    verbose:
        为 ``True`` 时在日志中打印投影前后的 CRS 信息。

    Returns
    -------
    gpd.GeoDataFrame
        重投影后的新 GeoDataFrame（原始对象不变）。

    Raises
    ------
    ValueError
        ``gdf`` 未定义 CRS，或 ``target_crs`` 与 ``auto_crs`` 均未指定。

    Examples
    --------
    >>> # 指定目标 CRS
    >>> gdf_proj = reproject_gdf(gdf, "EPSG:4490")

    >>> # 自动推荐 CGCS2000 高斯-克吕格 带号 默认使用 3度分带
    >>> gdf_utm = reproject_gdf(gdf, auto_crs=True)

    >>> # 配合 GDB 读取
    >>> gdf = geo_tools.readers.read_vector("data.gdb/图斑")
    >>> gdf_proj = reproject_gdf(gdf, "EPSG:4326")
    """


    if gdf.crs is None:
        raise ValueError("GeoDataFrame 未定义 CRS，请先调用 set_crs() 设置坐标系。")

    if auto_crs:
        # 先统一到地理坐标系，再取中心点推荐 CGCS2000 高斯-克吕格 带号
        if gdf.crs.is_projected:
            center = gdf.to_crs("EPSG:4490").geometry.union_all().centroid
        else:
            center = gdf.geometry.union_all().centroid
        target_crs = suggest_projected_crs(center.x, center.y)
        logger.info("auto_crs：自动推荐投影 CRS = %s", target_crs)

    if target_crs is None:
        raise ValueError("请指定 target_crs，或设置 auto_crs=True 自动推荐投影。")

    src_crs_str = gdf.crs.to_string()
    result = gdf.to_crs(target_crs)

    if verbose:
        tgt_info = get_crs_info(target_crs)
        logger.info(
            "要素类重投影完成：%s → %s（%s，单位：%s，要素数：%d）",
            src_crs_str,
            tgt_info.get("epsg") or target_crs,
            tgt_info.get("name"),
            tgt_info.get("unit"),
            len(result),
        )

    return result