#! /usr/bin/env ruby
# coding: utf-8

require "rubygems"
gem     "builtinextension"
require "array/includeeql.rb"

# 多面体を表現する抽象クラス。
# 面は必ず三角形で、たとえば四角形も2つの三角形であると考える。
# initialize メソッドは subclass で再定義する。
# subclass の注意点。
#   - 凸包であることを前提とする。
#     チェック機構は Mageo::Polyhedron クラスで持っているべきだが、面倒なので後回し。
#     3次元凸包判定の方法をぐぐったが、これといったものが見つからない。
#   - 定義された面同士の間に隙間がないことを前提とする。
#     チェック機構は Mageo::Polyhedron クラスで持っているべきだが、面倒なので後回し。
#   - 頂点リスト @vertices と、面リスト @vertex_indices_of_triangles を持つ。
#     ただし、@vertex_indices_of_triangles は Mageo::Triangle クラスインスタンスではなく、
#     @vertices 内の index。
#     see Mageo::Tetrahedron.rb
#   - メインのテストは 四面体 Mageo::Tetrahedron クラスで行っている。
class Mageo::Polyhedron
  attr_reader :vertices

  class TypeError < Exception; end

  # initialize で例外を返すことでインスタンスを生成できない抽象クラスを表現。
  # subclass で再定義する。
  def initialize()
    raise NotImplementedError, "need to define `initialize'"
  end

  def edges
    results = []
    edges = triangles.each do |triangle|
      triangle.edges.each do |edge|
        results << edge unless results.include_eql?(edge)
      end
    end
    return results
  end

  def triangles
    results = @vertex_indices_of_triangles.map do |indices|
      Mageo::Triangle.new( indices.map{|i| @vertices[i] } )
    end
    return results
  end

  #面で囲まれた空間の中にあれば true を返す。
  def inside?( pos )
    raise TypeError if pos.class == Mageo::Vector3DInternal

    result = true
    triangles.each do |triangle|
      result = false unless triangle.same_side?( center, pos.to_v3d )
    end
    return result
  end

  def include?(pos, tolerance = 0.0)
    raise TypeError if pos.class == Mageo::Vector3DInternal

    return true if inside?( pos )
    triangles.each do |triangle|
      #pp pos
      #pp triangle
      return true if triangle.include?(pos.to_v3d, tolerance)
    end
    return false
  end

  # 体積を返す。
  def volume
    result = 0.0
    @vertex_indices_of_triangles.each do |tri_vertices|
      vectors =  tri_vertices.map { |i| @vertices[i] - center }
      volume = Mageo::Vector3D.scalar_triple_product( *vectors ).abs
      volume /= 6.0
      result += volume
    end
    return result
  end

  #各頂点の座標の平均値を返す。
  def center
    tmp = Mageo::Vector3D[ 0.0, 0.0, 0.0 ]
    @vertices.each do |vertex|
      tmp += vertex
    end
    return tmp * ( 1.0 / @vertices.size.to_f ) # 座標の平均の算出
  end
end