#pragma once

#include <gl/glm-0.9.9/glm.hpp>
#include <gl/glm-0.9.9/gtx/string_cast.hpp>
#include <array>

#include<vector>

namespace szl {

  template<typename T, size_t MAX>//最大二個まで結果を返せるようにしておく
  class LimitedArray {
    std::array<T, MAX> _data;
    size_t count;
  public:
    LimitedArray() :count(0) {}

    void push_back(const T& v) {

      if (count >= MAX)
        throw "count >= MAX";

      _data[count++] = v;
    }
    void pop_back() {

      if (count == 0)
        throw "count == 0";

      count--;
    }
    T& back() {

      if (count == 0)
        throw "count == 0";

      return _data[count - 1];
    }
    const T& back()const {
      return _data[count - 1];
    }
    const T* data()const { return _data; }
    T* data() { return _data; }

    size_t size()const { return count; }

    const T& operator[](const size_t index)const {
      return _data[index];
    }
    T& operator[](const size_t index) {
      return _data[index];
    }

  };

  struct HalfLineSegment {
    glm::vec3 S; // 始点
    float t;     // 長さ
    glm::vec3 V; // 方向

    HalfLineSegment() {}
    HalfLineSegment(glm::vec3 _s, float _t, glm::vec3 _v) :S(_s), t(_t), V(_v) {}

    glm::vec3 E()const {
      return S + t * V;
    }
  };

  //! @brief 球と直線の交点を求める
  //! @param [in] center 球の中心
  //! @param [in] r 球の半径
  //! @param [in] from 直線上の点１
  //! @param [in] to 直線状の点２
  //! @return 座標値　０個　または　２個
  // 参考　https://knzw.tech/raytracing/?page_id=78
  LimitedArray< HalfLineSegment, 2> sphere_line_cross(
    const glm::vec3& center,
    const float r,
    const glm::vec3& from,
    const glm::vec3& to
  ) {
    LimitedArray< HalfLineSegment, 2> ret;

    //線分の始点をpで表す。
    //球を0,0,0原点で計算するので、直線の方を球の中心分移動する
    glm::vec3 p = from - center;

    //直線の方程式を p + tvとする。
    glm::vec3 v = to - from;

    float A = std::pow(glm::length(v), 2);
    float B = 2 * glm::dot(p, v);
    float C = std::pow(glm::length(p), 2) - r * r;

    float D = B * B - 4 * A * C; //判別式
    float A2 = A * 2;

    if (D < 0.0)
      return ret;

    float sqrtD = std::sqrt(D);
    float t1 = (-B + sqrtD) / A2;
    float t2 = (-B - sqrtD) / A2;

    ret.push_back(HalfLineSegment(p + center, t1, v));
    ret.push_back(HalfLineSegment(p + center, t2, v));

    return ret;

  }

  //! @brief 球と直線の交点を求めてfromに近い方の点を返す
  //! @param [in] center 球の中心
  //! @param [in] r 球の半径
  //! @param [in] from 直線上の点１
  //! @param [in] to 直線状の点２
  //! @return 座標値
  glm::vec3 sphere_line_hit(
    const glm::vec3& center,
    const float r,
    const glm::vec3& from,
    const glm::vec3& to
  ) {
    LimitedArray< HalfLineSegment, 2> hits = sphere_line_cross(center, r, from, to);

    glm::vec3 ret;

    switch (hits.size()) {
    case 1:
      ret = hits[0].E();
      break;
    case 2:

      if (glm::distance(from, hits[0].E()) <
        glm::distance(from, hits[1].E())) {
        ret = hits[0].E();
      }
      else {
        ret = hits[1].E();
      }
      break;
    default:
      ret = glm::vec3{
        std::numeric_limits<float>::infinity(),
        std::numeric_limits<float>::infinity(),
        std::numeric_limits<float>::infinity()
      };
    }

    return ret;

  }