#pragma once
#include "vde/mesh/halfedge_mesh.h"
#include "vde/mesh/point_cloud.h"
#include "vde/curves/nurbs_surface.h"
#include <vector>
#include <functional>

namespace vde::mesh {
using core::Point3D;
using core::Vector3D;
using core::AABB3D;
using curves::NurbsSurface;

// ───────────────────────────────────────────────────────────
// 参数结构体
// ───────────────────────────────────────────────────────────

/**
 * @brief Poisson 曲面重建参数
 * @ingroup mesh
 */
struct PoissonReconParams {
    int    max_depth      = 8;     ///< 八叉树最大深度（越高越精细）
    int    min_depth      = 3;     ///< 八叉树最小深度
    double point_weight   = 4.0;   ///< 插值点权重（越高越贴近输入点）
    int    solver_divide  = 8;     ///< 求解器分块大小
    int    iso_divide     = 8;     ///< 等值面提取分块大小
    double samples_per_node = 1.5; ///< 每节点采样数
    bool   scale_fit      = true;  ///< 是否缩放到单位立方体
    double confidence     = 0.0;   ///< 点置信度（0=均匀权重）
};

/**
 * @brief 四边形重网格化参数
 * @ingroup mesh
 */
struct QuadRemeshParams {
    int    target_quads  = 400;     ///< 目标四边形数量
    double edge_length   = 0.0;     ///< 目标边长（0=自动）
    double regularity    = 0.5;     ///< 规则性权重 [0,1]
    double sharpness     = 0.5;     ///< 特征保持权重 [0,1]
    int    iterations    = 10;      ///< 迭代次数
    bool   adaptive_size = false;   ///< 自适应边长（曲率区域更密）
};

/**
 * @brief NURBS 拟合参数
 * @ingroup mesh
 */
struct NURBSFitParams {
    int    degree_u      = 3;       ///< u 向阶次
    int    degree_v      = 3;       ///< v 向阶次
    int    num_cp_u      = 8;       ///< u 向控制点数（≥ degree_u+1）
    int    num_cp_v      = 8;       ///< v 向控制点数（≥ degree_v+1）
    double smoothness    = 0.001;   ///< 平滑项权重（Tikhonov 正则化）
    int    max_iterations = 50;     ///< 最小二乘迭代上限
    double tolerance     = 1e-6;    ///< 收敛容差
    bool   use_weights   = true;    ///< 是否使用有理权重拟合（NURBS vs B-spline）
};

/**
 * @brief 点云→网格综合参数
 * @ingroup mesh
 */
struct PointCloudToMeshParams {
    int    knn             = 10;    ///< 法线估计 kNN
    double voxel_size      = 0.0;   ///< 预降采样体素尺寸（0=跳过）
    bool   remove_outliers = true;  ///< 是否先剔除统计离群点
    PoissonReconParams poisson;     ///< Poisson 重建参数
};

/**
 * @brief 网格→NURBS 综合参数
 * @ingroup mesh
 */
struct MeshToNURBSParams {
    QuadRemeshParams quad;          ///< 四边形重网格化参数
    NURBSFitParams   nurbs;         ///< NURBS 拟合参数
    bool smooth_before_remesh = false;  ///< 重网格化前是否平滑
};

// ───────────────────────────────────────────────────────────
// 拟合结果
// ───────────────────────────────────────────────────────────

/// 平面拟合结果
struct PlaneFitResult {
    Point3D  origin;      ///< 平面上一点（点云质心）
    Vector3D normal;      ///< 平面法向量（单位向量）
    double   rms_error;   ///< RMS 拟合误差
    bool     valid;       ///< 拟合是否有效
};

/// 曲面片拟合结果
struct PatchFitResult {
    NurbsSurface surface;   ///< 拟合的 NURBS 曲面
    double       rms_error; ///< RMS 拟合误差
    double       max_error; ///< 最大偏差
    bool         valid;     ///< 拟合是否有效
};

// ───────────────────────────────────────────────────────────
// 核心函数声明
// ───────────────────────────────────────────────────────────

/**
 * @brief 点云 → 三角网格（Poisson 曲面重建）
 *
 * 完整流水线：法线估计 → Poisson 隐式曲面重建 → 等值面提取。
 *
 * @param cloud 输入点云（可无法线，内部自动估计）
 * @param params 控制参数
 * @return 重建的三角网格
 *
 * @code{.cpp}
 * PointCloudToMeshParams p;
 * p.knn = 10; p.voxel_size = 0.02;
 * auto mesh = point_cloud_to_mesh(cloud, p);
 * @endcode
 * @ingroup mesh
 */
HalfedgeMesh point_cloud_to_mesh(const PointCloud& cloud,
                                  const PointCloudToMeshParams& params = {});

/**
 * @brief 网格 → NURBS 曲面
 *
 * 流水线：四边形重网格化 → 参数化 → 控制点最小二乘拟合。
 *
 * @param mesh 输入三角网格
 * @param params 控制参数
 * @return 拟合的 NURBS 曲面
 *
 * @code{.cpp}
 * MeshToNURBSParams p;
 * p.quad.target_quads = 200;
 * p.nurbs.num_cp_u = 6; p.nurbs.num_cp_v = 6;
 * auto surf = mesh_to_nurbs_surface(mesh, p);
 * @endcode
 * @ingroup mesh
 */
NurbsSurface mesh_to_nurbs_surface(const HalfedgeMesh& mesh,
                                    const MeshToNURBSParams& params = {});

/**
 * @brief 点云平面拟合（SVD 最小二乘）
 *
 * @param points 输入点列表
 * @return 平面拟合结果（origin, normal, rms_error）
 *
 * @code{.cpp}
 * auto plane = fit_plane(points);
 * // plane.normal 是单位法向量，plane.origin 是质心
 * @endcode
 * @ingroup mesh
 */
PlaneFitResult fit_plane(const std::vector<Point3D>& points);

/**
 * @brief 点云曲面片 NURBS 拟合
 *
 * 将点云拟合为指定阶次的 NURBS 曲面片：先将点投影到拟合平面上，
 * 在参数域中均匀采样构造控制网格，再用最小二乘优化控制点位置。
 *
 * @param points 输入点列表
 * @param degree_u u 向阶次
 * @param degree_v v 向阶次
 * @param num_cp_u  u 向控制点数
 * @param num_cp_v  v 向控制点数
 * @return 拟合结果（NURBS 曲面 + 误差）
 *
 * @ingroup mesh
 */
PatchFitResult fit_patch(const std::vector<Point3D>& points,
                          int degree_u = 3, int degree_v = 3,
                          int num_cp_u = 8, int num_cp_v = 8);

/**
 * @brief 点云曲率感知采样
 *
 * 计算局部曲率近似，高曲率区域保留更多点，低曲率区域用较少点表示。
 *
 * @param points 输入点列表
 * @param target_count 目标保留点数
 * @return 采样后的点索引数组
 *
 * @ingroup mesh
 */
std::vector<size_t> curvature_aware_sampling(const std::vector<Point3D>& points,
                                               size_t target_count);

/**
 * @brief 网格孔洞填充
 *
 * 检测边界环，对每个孔洞用 fan 三角化（或最小面积三角化）填充。
 *
 * @param mesh 输入网格
 * @param max_hole_edges 最大孔洞边界边数（超过此数的孔洞不填充，0=无限制）
 * @return 填充后的网格
 *
 * @ingroup mesh
 */
HalfedgeMesh hole_filling(const HalfedgeMesh& mesh, int max_hole_edges = 0);

/**
 * @brief 点云平滑滤波
 *
 * 对点云位置进行各向同性拉普拉斯 + 双边滤波去噪。
 *
 * @param points 输入点列表
 * @param sigma 高斯核 σ（控制平滑强度）
 * @param iterations 迭代次数
 * @return 平滑后的点列表
 *
 * @ingroup mesh
 */
std::vector<Point3D> smoothing_filter(const std::vector<Point3D>& points,
                                        double sigma = 0.5, int iterations = 3);

// ───────────────────────────────────────────────────────────
// 法线估计（独立函数）
// ───────────────────────────────────────────────────────────

/**
 * @brief 点云法线估计（kNN + PCA）
 *
 * @param points 输入点列表
 * @param k 最近邻点数
 * @return 估计的法线向量列表
 *
 * @ingroup mesh
 */
std::vector<Vector3D> estimate_normals(const std::vector<Point3D>& points, int k = 10);

}  // namespace vde::mesh