#pragma once
#include "vde/core/point.h"
#include <vector>

namespace vde::curves {
using core::Point3D;
using core::Vector3D;

/**
 * @brief B 样条曲线（非有理、均匀/非均匀节点）
 *
 * 由 n+1 个控制点、m+1 个节点向量和阶次 p 定义。
 * 节点向量必须满足 m = n + p + 1。
 * 参数域为 [knots[p], knots[n+1]]，由前 p 个和后 p 个节点修剪。
 *
 * 与 Bézier 的主要区别：
 * - 局部控制：修改单个控制点仅影响 [t_i, t_{i+p+1}] 区间
 * - 节点插入可引入更多控制点而不改变形状
 * - 通过多重节点可达 C^{p-k} 连续性
 *
 * @ingroup curves
 */
class BSplineCurve {
public:
    /**
     * @brief 构造 B 样条曲线
     * @param control_points n+1 个控制点
     * @param knots 节点向量，必须为非递减序列
     * @param degree 阶次 p
     * @note 节点数量 = 控制点数 + 阶次 + 1；clamped 端点多重度为 p+1
     * @code{.cpp}
     * // 三次 B 样条，7 个控制点
     * BSplineCurve curve(cps, {0,0,0,0, 0.25,0.5,0.75, 1,1,1,1}, 3);
     * @endcode
     */
    BSplineCurve(std::vector<Point3D> control_points,
                 std::vector<double> knots, int degree);

    /**
     * @brief 在参数 t 处求值曲线点
     * @param t 参数值，必须在 domain() 范围内
     * @return 曲线上对应 t 的点坐标
     * @note 使用 de Boor（Cox-de Boor）递推算法
     */
    [[nodiscard]] Point3D evaluate(double t) const;

    /**
     * @brief 在参数 t 处求导数
     * @param t 参数值
     * @param order 导数阶数，1 = 一切向量
     * @return 导数向量
     * @note B 样条导数公式：
     *       P^{(k)}(t) = Σ P_i^{(k)} N_{i,p-k}(t)，其中
     *       P_i^{(0)} = P_i，
     *       P_i^{(k)} = p·(P_i^{(k-1)} - P_{i-1}^{(k-1)}) / (t_{i+p-k+1} - t_i)
     */
    [[nodiscard]] Vector3D derivative(double t, int order = 1) const;

    /**
     * @brief 曲线阶次
     * @return 阶次 p
     */
    [[nodiscard]] int degree() const { return degree_; }

    /**
     * @brief 参数定义域
     * @return 有效参数范围 [knots[p], knots[n+1]]
     */
    [[nodiscard]] std::pair<double, double> domain() const;

    /**
     * @brief 控制点访问
     * @return 控制点数组只读引用
     */
    [[nodiscard]] const std::vector<Point3D>& control_points() const { return cp_; }

    /**
     * @brief 节点向量访问
     * @return 节点向量只读引用
     */
    [[nodiscard]] const std::vector<double>& knots() const { return knots_; }

    /**
     * @brief 查找 t 所在的节点区间
     * @param t 参数值
     * @return 节点区间索引 i 满足 knots[i] ≤ t < knots[i+1]
     * @note 使用二分查找，O(log n)；求值和基函数的前置步骤
     * @code{.cpp}
     * int span = curve.find_span(0.5);
     * auto N = curve.basis_functions(0.5, span);
     * @endcode
     */
    [[nodiscard]] int find_span(double t) const;

    /**
     * @brief 在 t 处求非零基函数值
     * @param t 参数值
     * @param span 节点区间索引，-1 表示自动查找
     * @return N_{span-p}(t), ..., N_{span}(t) 共 p+1 个值
     * @note 仅返回 p+1 个非零基函数；用于端点求值及插值
     * @see find_span
     */
    [[nodiscard]] std::vector<double> basis_functions(double t, int span = -1) const;

    /**
     * @brief 在 t 处求非零基函数的一阶导数
     * @param t 参数值
     * @param span 节点区间索引，-1 表示自动查找
     * @return dN_{span-p}/du, ..., dN_{span}/du 共 p+1 个值
     * @note B 样条基函数导数递推：
     *       N'_{i,p} = p/(t_{i+p}-t_i)·N_{i,p-1} - p/(t_{i+p+1}-t_{i+1})·N_{i+1,p-1}
     * @see basis_functions
     */
    [[nodiscard]] std::vector<double> basis_derivatives(double t, int span = -1) const;

private:
    std::vector<Point3D> cp_;      ///< 控制点序列
    std::vector<double> knots_;    ///< 节点向量（非递减）
    int degree_;                   ///< 曲线阶次
};

}  // namespace vde::curves