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#include "isolines.h"

#include <vector>
#include <array>
#include <iostream>

#include "remove_duplicate_vertices.h"


template <typename DerivedV,
typename DerivedF,
typename DerivedZ,
typename DerivedIsoV,
typename DerivedIsoE>
IGL_INLINE void igl::isolines(
                              const Eigen::MatrixBase<DerivedV>& V,
                              const Eigen::MatrixBase<DerivedF>& F,
                              const Eigen::MatrixBase<DerivedZ>& z,
                              const int n,
                              Eigen::PlainObjectBase<DerivedIsoV>& isoV,
                              Eigen::PlainObjectBase<DerivedIsoE>& isoE)
{
    //Constants
    const int dim = V.cols();
    assert(dim==2 || dim==3);
    const int nVerts = V.rows();
    assert(z.rows() == nVerts &&
           "There must be as many function entries as vertices");
    const int nFaces = F.rows();
    const int np1 = n+1;
    const double min = z.minCoeff(), max = z.maxCoeff();
    
    
    //Following http://www.alecjacobson.com/weblog/?p=2529
    typedef typename DerivedZ::Scalar Scalar;
    typedef Eigen::Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, 1> Vec;
    Vec iso(np1);
    for(int i=0; i<np1; ++i)
        iso(i) = Scalar(i)/Scalar(n)*(max-min) + min;
    
    typedef Eigen::Matrix<Scalar, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> Matrix;
    std::array<Matrix,3> t{{Matrix(nFaces, np1),
        Matrix(nFaces, np1), Matrix(nFaces, np1)}};
    for(int i=0; i<nFaces; ++i) {
        for(int k=0; k<3; ++k) {
            const Scalar z1=z(F(i,k)), z2=z(F(i,(k+1)%3));
            for(int j=0; j<np1; ++j) {
                t[k](i,j) = (iso(j)-z1) / (z2-z1);
                if(t[k](i,j)<0 || t[k](i,j)>1)
                    t[k](i,j) = std::numeric_limits<Scalar>::quiet_NaN();
            }
        }
    }
    
    std::array<std::vector<int>,3> Fij, Iij;
    for(int i=0; i<nFaces; ++i) {
        for(int j=0; j<np1; ++j) {
            for(int k=0; k<3; ++k) {
                const int kp1=(k+1)%3, kp2=(k+2)%3;
                if(std::isfinite(t[kp1](i,j)) && std::isfinite(t[kp2](i,j))) {
                    Fij[k].push_back(i);
                    Iij[k].push_back(j);
                }
            }
        }
    }
    
    const int K = Fij[0].size()+Fij[1].size()+Fij[2].size();
    isoV.resize(2*K, dim);
    int b = 0;
    for(int k=0; k<3; ++k) {
        const int kp1=(k+1)%3, kp2=(k+2)%3;
        for(int i=0; i<Fij[k].size(); ++i) {
            isoV.row(b+i) = (1.-t[kp1](Fij[k][i],Iij[k][i]))*
            V.row(F(Fij[k][i],kp1)) +
            t[kp1](Fij[k][i],Iij[k][i])*V.row(F(Fij[k][i],kp2));
            isoV.row(K+b+i) = (1.-t[kp2](Fij[k][i],Iij[k][i]))*
            V.row(F(Fij[k][i],kp2)) +
            t[kp2](Fij[k][i],Iij[k][i])*V.row(F(Fij[k][i],k));
        }
        b += Fij[k].size();
    }
    
    isoE.resize(K,2);
    for(int i=0; i<K; ++i)
        isoE.row(i) << i, K+i;
    
    
    //Remove double entries
    typedef typename DerivedIsoV::Scalar LScalar;
    typedef typename DerivedIsoE::Scalar LInt;
    typedef Eigen::Matrix<LInt, Eigen::Dynamic, 1> LIVec;
    typedef Eigen::Matrix<LScalar, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> LMat;
    typedef Eigen::Matrix<LInt, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> LIMat;
    LIVec dummy1, dummy2;
    igl::remove_duplicate_vertices(LMat(isoV), LIMat(isoE),
                                   2.2204e-15, isoV, dummy1, dummy2, isoE);
    
}



#ifdef IGL_STATIC_LIBRARY
// Explicit template instantiation
template void igl::isolines<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<double, -1, 1, 0, -1, 1>, Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1>, Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> >(Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > const&, Eigen::MatrixBase<Eigen::Matrix<double, -1, 1, 0, -1, 1> > const&, int const, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<double, -1, -1, 0, -1, -1> > &, Eigen::PlainObjectBase<Eigen::Matrix<int, -1, -1, 0, -1, -1> > &);
#endif