"""最小/最大比の「最大・最小の定義」による違いを軸上スイープ（TEST_15/16）で比較する.

均一性の指標として使っている最小/最大比は，最大・最小をどう取るかで値が変わる．
本スクリプトは同じ luminance.npy に対して次の定義を計算し，サイズ依存の傾向と定義間の差を
表と図にする（TEST_18 の非対称な分布に進む前に，対称な分布で各定義の基準を押さえる）．

定義:
    pixel      : 画素の min / max（評価パイプラインの max_min_ratio と同じ．MC ノイズに支配される）
    ring       : 20 輪帯平均の min / max（評価パイプラインの radial_min_max_ratio と同じ）
    ring_inner : 輪帯平均のうち四隅だけの最外輪帯（d > 0.95）を除いた min / max
                 （scripts/build_radial_comparison.py の ring_min_max_ratio と同じ）
    smooth     : 平滑化（メディアン 5 → ガウス σ=4）後の画素の min / max
    robust     : 平滑化後の 1 / 99 パーセンタイル（方位に依らないロバスト定義．TEST_18 の
                 マップ表示と同じ「最大」）

出力（output/_normalization_comparison/）:
    minmax_definitions.csv : 条件 × 定義の値
    minmax_definitions.png : サイズ依存を定義ごとに重ね描き（球・立方体）

実行方法:
    uv run python scripts/build_minmax_definition_comparison.py
"""

from __future__ import annotations

import argparse
import csv
import sys
from pathlib import Path

import matplotlib
import numpy as np

matplotlib.use("Agg")
import matplotlib.pyplot as plt  # noqa: E402

sys.path.insert(0, str(Path(__file__).resolve().parent))
sys.path.insert(0, str(Path(__file__).resolve().parents[1] / "src"))

from build_led_placement_maps import ROBUST_PERCENTILE, smoothed_roi  # noqa: E402
from build_normalization_comparison import OUT_DIR, conditions  # noqa: E402
from build_radial_comparison import MAX_DISTANCE  # noqa: E402

from sm_tias_lightsim.evaluation.radial import calc_radial_profile  # noqa: E402
from sm_tias_lightsim.evaluation.roi_presets import SIM_ROI, extract_roi_xywh  # noqa: E402

plt.rcParams["font.family"] = ["Yu Gothic", "MS Gothic", "DejaVu Sans"]

DEFINITIONS = ("pixel", "ring", "ring_inner", "smooth", "robust")
DEF_LABEL = {
    "pixel": "画素 min/max",
    "ring": "輪帯平均 min/max（20 ビン）",
    "ring_inner": "輪帯平均 min/max（最外ビン除外）",
    "smooth": "平滑化後 画素 min/max",
    "robust": f"平滑化後 {100 - ROBUST_PERCENTILE:g}/{ROBUST_PERCENTILE:g} %ile",
}
DEF_STYLE = {
    "pixel": dict(marker="x", ls=":", color="gray"),
    "ring": dict(marker="o", ls="-", color="tab:blue"),
    "ring_inner": dict(marker="o", ls="--", color="tab:cyan"),
    "smooth": dict(marker="s", ls="-.", color="tab:orange"),
    "robust": dict(marker="D", ls="-", color="tab:red"),
}
LOW_PERCENTILE = 100.0 - ROBUST_PERCENTILE


def min_max_ratios(path: Path) -> dict[str, float]:
    """1 条件の輝度マップについて全定義の最小/最大比を返す."""
    arr = np.load(path).astype(np.float64)
    if arr.ndim == 3:
        arr = 0.2126 * arr[..., 0] + 0.7152 * arr[..., 1] + 0.0722 * arr[..., 2]
    roi = extract_roi_xywh(arr, SIM_ROI)
    profile = calc_radial_profile(roi, n_bins=20)
    centers, means = profile[:, 0], profile[:, 1]
    valid = ~np.isnan(means)
    inner = valid & (centers <= MAX_DISTANCE)
    smooth = smoothed_roi(path)
    return {
        "pixel": float(roi.min() / roi.max()),
        "ring": float(means[valid].min() / means[valid].max()),
        "ring_inner": float(means[inner].min() / means[inner].max()),
        "smooth": float(smooth.min() / smooth.max()),
        "robust": float(np.percentile(smooth, LOW_PERCENTILE)
                        / np.percentile(smooth, ROBUST_PERCENTILE)),
    }


def draw(rows: list[dict], output: Path) -> None:
    """定義ごとの最小/最大比をサイズに対して描く（球・立方体で 1 枚ずつ + 定義間の差）."""
    fig, axes = plt.subplots(1, 3, figsize=(19, 5.5))
    for ax, shape, xlabel in ((axes[0], "sphere", "球 内径 φ [mm]"),
                              (axes[1], "cube", "立方体 内寸 L [mm]")):
        sel = [r for r in rows if r["shape"] == shape]
        scale = 2.0 if shape == "sphere" else 1.0  # 球は内径で描く
        sizes = [r["size_mm"] * scale for r in sel]
        for d in DEFINITIONS:
            ax.plot(sizes, [r[d] for r in sel], label=DEF_LABEL[d], ms=5, lw=1.4, **DEF_STYLE[d])
        ax.set_xlabel(xlabel)
        ax.set_ylabel("最小/最大比（1 が理想）")
        ax.set_title("球 similar_radial（TEST_15）" if shape == "sphere" else "立方体（TEST_16）",
                     fontsize=11)
        ax.grid(alpha=0.3)
        ax.legend(fontsize=8)
    ax = axes[2]
    for shape, marker in (("sphere", "o"), ("cube", "s")):
        sel = [r for r in rows if r["shape"] == shape]
        areas = [r["area"] for r in sel]
        label = "球" if shape == "sphere" else "立方体"
        ax.plot(areas, [r["ring_inner"] - r["robust"] for r in sel], marker=marker, ls="-",
                color="tab:red", label=f"{label}: 輪帯（最外除外）− ロバスト")
        ax.plot(areas, [r["ring"] - r["ring_inner"] for r in sel], marker=marker, ls="--",
                color="tab:blue", label=f"{label}: 輪帯（全） − 輪帯（最外除外）")
        ax.plot(areas, [r["smooth"] - r["robust"] for r in sel], marker=marker, ls=":",
                color="tab:orange", label=f"{label}: 平滑化 min/max − ロバスト")
    ax.axhline(0.0, color="gray", lw=0.8)
    ax.set_xscale("log")
    ax.set_xlabel("キャビティ内面積 (mm²・対数)")
    ax.set_ylabel("定義間の差")
    ax.set_title("定義間の差（画素 min/max は桁が違うので除外）", fontsize=11)
    ax.grid(alpha=0.3, which="both")
    ax.legend(fontsize=7)
    fig.suptitle("最小/最大比の定義による違い — 軸上 1 灯・板向き・バッフル付き（対称な分布）",
                 fontsize=13)
    fig.tight_layout()
    output.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
    fig.savefig(output, dpi=110)
    plt.close(fig)
    print(f"出力: {output}")


def main() -> int:
    """全定義の最小/最大比を計算して表と図を出す."""
    parser = argparse.ArgumentParser(description="最小/最大比の定義による違いを比較")
    parser.parse_args()
    from sweep_cube_size import cavity_geometry as cube_geo
    from sweep_sphere_radius import cavity_geometry as sphere_geo

    rows = []
    for shape, items in conditions().items():
        for label, path in items:
            size = float(label[1:]) / 2.0 if label.startswith("φ") else float(label.split("=")[1])
            area = (sphere_geo(size, "similar_radial") if shape == "sphere"
                    else cube_geo(size))["cavity_area_mm2"]
            row = {"shape": shape, "size_mm": size, "area": area}
            row.update(min_max_ratios(path))
            rows.append(row)
    if not rows:
        print("エラー: TEST_15/16 の結果が見つかりません")
        return 1
    OUT_DIR.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
    with (OUT_DIR / "minmax_definitions.csv").open("w", newline="", encoding="utf-8") as fh:
        writer = csv.DictWriter(fh, fieldnames=list(rows[0].keys()))
        writer.writeheader()
        writer.writerows(rows)
    draw(rows, OUT_DIR / "minmax_definitions.png")

    print(f"\n{'形状':>7} {'サイズ':>6} " + " ".join(f"{d:>11}" for d in DEFINITIONS)
          + f" {'輪帯内−ロバスト':>14}")
    for r in rows:
        print(f"{r['shape']:>7} {r['size_mm']:6g} "
              + " ".join(f"{r[d]:11.4f}" for d in DEFINITIONS)
              + f" {r['ring_inner'] - r['robust']:+14.4f}")
    return 0


if __name__ == "__main__":
    sys.exit(main())