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 * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 * General Public License for more details.
 */


package uk.me.parabola.mkgmap.osmstyle.housenumber;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Properties;
import uk.me.parabola.imgfmt.app.Coord;
import uk.me.parabola.imgfmt.app.CoordNode;
import uk.me.parabola.imgfmt.app.net.NumberStyle;
import uk.me.parabola.imgfmt.app.net.Numbers;
import uk.me.parabola.log.Logger;
import uk.me.parabola.mkgmap.general.LineAdder;
import uk.me.parabola.mkgmap.general.MapRoad;
import uk.me.parabola.mkgmap.reader.osm.Element;
import uk.me.parabola.mkgmap.reader.osm.FakeIdGenerator;
import uk.me.parabola.mkgmap.reader.osm.Node;
import uk.me.parabola.mkgmap.reader.osm.Relation;
import uk.me.parabola.mkgmap.reader.osm.Way;
import uk.me.parabola.util.MultiHashMap;

/**
 * Collects all data required for OSM house number handling and adds the
 * house number information to the roads.
 *
 * @author WanMil
 */

public class HousenumberGenerator {

        private static final Logger log = Logger
                        .getLogger(HousenumberGenerator.class);

        /** Gives the maximum distance between house number element and the matching road */
        private static final double MAX_DISTANCE_TO_ROAD = 150d;
       
        private boolean numbersEnabled;
       
        private MultiHashMap<String, MapRoad> roadByNames;
        private List<MapRoad> roads;
        private MultiHashMap<String, Element> houseNumbers;
       
        public HousenumberGenerator(Properties props) {
                this.roadByNames = new MultiHashMap<String,MapRoad>();
                this.houseNumbers = new MultiHashMap<String,Element>();
                this.roads = new ArrayList<MapRoad>();
               
                numbersEnabled=props.containsKey("housenumbers");
        }

        /**
         * Retrieves the street name of this element.
         * @param e an OSM element
         * @return the street name (or {@code null} if no street name set)
         */

        private static String getStreetname(Element e) {
                String streetname = e.getTag("mkgmap:street");
                if (streetname == null) {
                        streetname = e.getTag("addr:street");
                }      
                return streetname;
        }
       
        /**
         * Adds a node for house number processing.
         * @param n an OSM node
         */

        public void addNode(Node n) {
                if (numbersEnabled == false) {
                        return;
                }
                if (HousenumberMatch.getHousenumber(n) != null) {
                        String streetname = getStreetname(n);
                        if (streetname != null) {
                                houseNumbers.add(streetname, n);
                        } else {
                                if (log.isDebugEnabled())
                                        log.debug(n.toBrowseURL()," ignored, doesn't contain a street name.");
                        }
                }
        }
       
        /**
         * Adds a way for house number processing.
         * @param w a way
         */

        public void addWay(Way w) {
                if (numbersEnabled == false) {
                        return;
                }
                if (HousenumberMatch.getHousenumber(w) != null) {
                        String streetname = getStreetname(w);
                        if (streetname != null) {
                                houseNumbers.add(streetname, w);
                        } else {
                                if (log.isDebugEnabled()){
                                        if (FakeIdGenerator.isFakeId(w.getId()))
                                                log.debug("mp-created way ignored, doesn't contain a street name. Tags:",w.toTagString());
                                        else
                                                log.debug(w.toBrowseURL()," ignored, doesn't contain a street name.");
                                }
                        }
                }
        }
       
       
        /**
         * Adds a road to be processed by the house number generator.
         * @param osmRoad the OSM way the defines the road
         * @param road a road
         */

        public void addRoad(Way osmRoad, MapRoad road) {
                roads.add(road);
                if (numbersEnabled) {
                        String name = getStreetname(osmRoad);
                        if (name != null) {
                                if (log.isDebugEnabled())
                                        log.debug("Housenumber - Streetname:", name, "Way:",osmRoad.getId(),osmRoad.toTagString());
                                roadByNames.add(name, road);
                        }
                }
        }
       
        /**
         * Evaluate type=associatedStreet relations.
         */

        public void addRelation(Relation r) {
                if (numbersEnabled == false)
                        return;
                String relType = r.getTag("type");
                // the wiki says that we should also evaluate type=street
                if ("associatedStreet".equals(relType) || "street".equals(relType)){
                        List<Element> houses= new ArrayList<>();
                        List<Element> streets = new ArrayList<>();
                        for (Map.Entry<String, Element> member : r.getElements()) {
                                if (member.getValue() instanceof Node) {
                                        Node node = (Node) member.getValue();
                                        houses.add(node);
                                } else if (member.getValue() instanceof Way) {
                                        Way w = (Way) member.getValue();
                                        String role = member.getKey();
                                        switch (role) {
                                        case "house":
                                        case "addr:houselink":
                                        case "address":
                                                houses.add(w);
                                                break;
                                        case "street":
                                                streets.add(w);
                                                break;
                                        case "":
                                                if (w.getTag("highway") != null){
                                                        streets.add(w);
                                                        continue;
                                                }
                                                String buildingTag = w.getTag("building");
                                                if (buildingTag != null)
                                                        houses.add(w);
                                                else
                                                        log.warn("Relation",r.toBrowseURL(),": role of member",w.toBrowseURL(),"unclear");
                                                break;
                                        default:
                                                break;
                                        }
                                }
                        }
                        if (houses.isEmpty()){
                                if ("associatedStreet".equals(relType))
                                        log.warn("Relation",r.toBrowseURL(),": ignored, found no houses");
                                return;
                        }
                        String streetName = r.getTag("name");
                        String streetNameFromRoads = null;
                        boolean nameFromStreetsIsUnclear = false;
                        if (streets.isEmpty() == false) {
                                for (Element street : streets) {
                                        String roadName = street.getTag("name");
                                        if (roadName == null)
                                                continue;
                                        if (streetNameFromRoads == null)
                                                streetNameFromRoads = roadName;
                                        else if (streetNameFromRoads.equals(roadName) == false)
                                                nameFromStreetsIsUnclear = true;
                                }
                        }
                        if (streetName == null){
                                if (nameFromStreetsIsUnclear == false)
                                        streetName = streetNameFromRoads;
                                else {
                                        log.warn("Relation",r.toBrowseURL(),": ignored, street name is not clear.");
                                        return;
                                }

                        } else {
                                if (streetNameFromRoads != null){
                                        if (nameFromStreetsIsUnclear == false && streetName.equals(streetNameFromRoads) == false){
                                                log.warn("Relation",r.toBrowseURL(),": street name is not clear, using the name from the way, not that of the relation.");
                                                streetName = streetNameFromRoads;
                                        }
                                        else if (nameFromStreetsIsUnclear == true){
                                                log.warn("Relation",r.toBrowseURL(),": street name is not clear, using the name from the relation.");
                                        }
                                }
                        }
                        int countOK = 0;
                        if (streetName != null && streetName.isEmpty() == false){
                                for (Element house : houses) {
                                        if (addStreetTagFromRel(r, house, streetName) )
                                                countOK++;
                                }
                        }
                        if (countOK > 0)
                                log.info("Relation",r.toBrowseURL(),": added tag mkgmap:street=",streetName,"to",countOK,"of",houses.size(),"house members");
                        else
                                log.info("Relation",r.toBrowseURL(),": ignored, the house members all have a addr:street or mkgmap:street tag");
                }
        }
       
        /**
         * Add the tag mkgmap:street=streetName to the element of the
         * relation if it does not already have a street name tag.
         */

        private boolean addStreetTagFromRel(Relation r, Element house, String streetName){
                String addrStreet = getStreetname(house);
                if (addrStreet == null){
                        house.addTag("mkgmap:street", streetName);
                        if (log.isDebugEnabled())
                                log.debug("Relation",r.toBrowseURL(),": adding tag mkgmap:street=" + streetName, "to house",house.toBrowseURL());
                        return true;
                }
                else if (addrStreet.equals(streetName) == false){
                        if (house.getTag("mkgmap:street") != null){
                                log.warn("Relation",r.toBrowseURL(),": street name from relation doesn't match existing mkgmap:street tag for house",house.toBrowseURL(),"the house seems to be member of another type=associatedStreet relation");
                                house.deleteTag("mkgmap:street");
                        }
                        else
                                log.warn("Relation",r.toBrowseURL(),": street name from relation doesn't match existing name for house",house.toBrowseURL());
                }
                return false;
        }
       
       
        public void generate(LineAdder adder) {
                if (numbersEnabled) {
                        for (Entry<String, List<Element>> numbers : houseNumbers.entrySet()) {
                                List<MapRoad> possibleRoads = roadByNames.get(numbers.getKey());

                                if (possibleRoads.isEmpty()) {
                                        continue;
                                }

                                match(numbers.getKey(), numbers.getValue(), possibleRoads);
                        }
                }
               
                for (MapRoad r : roads) {
                        adder.add(r);
                }
               
                houseNumbers.clear();
                roadByNames.clear();
                roads.clear();
        }
       
        /**
         * Sorts house numbers by roads, road segments and position of the house number.
         * @author WanMil
         */

        private static class HousenumberMatchComparator implements Comparator<HousenumberMatch> {

                public int compare(HousenumberMatch o1, HousenumberMatch o2) {
                        if (o1 == o2) {
                                return 0;
                        }
                       
                        if (o1.getRoad() != o2.getRoad()) {
                                return o1.getRoad().hashCode() - o2.getRoad().hashCode();
                        }
                       
                        int dSegment = o1.getSegment() - o2.getSegment();
                        if (dSegment != 0) {
                                return dSegment;
                        }
                       
                        double dFrac = o1.getSegmentFrac() - o2.getSegmentFrac();
                        if (dFrac != 0d) {
                                return (int)Math.signum(dFrac);
                        }
                       
                        double dDist = o1.getDistance() - o2.getDistance();
                        if (dDist != 0d) {
                                return (int)Math.signum(dDist);
                        }
                       
                        return 0;
                }
               
        }
       
        /**
         * Matches the house numbers of one street name to its OSM elements and roads.
         * @param streetname name of street
         * @param elements a list of OSM elements belonging to this street name
         * @param roads a list of roads with the given street name
         */

        private static void match(String streetname, List<Element> elements, List<MapRoad> roads) {
                List<HousenumberMatch> numbersList = new ArrayList<HousenumberMatch>(
                                elements.size());
                for (Element element : elements) {
                        try {
                                HousenumberMatch match = new HousenumberMatch(element);
                                if (match.getLocation() == null) {
                                        // there has been a report that indicates match.getLocation() == null
                                        // could not reproduce so far but catching it here with some additional
                                        // information. (WanMil)
                                        log.error("OSM element seems to have no point.");
                                        log.error("Element: "+element.toBrowseURL()+" " +element);
                                        log.error("Please report on the mkgmap mailing list.");
                                        log.error("Continue creating the map. This should be possible without a problem.");
                                } else {
                                        numbersList.add(match);
                                }
                        } catch (IllegalArgumentException exp) {
                                log.debug(exp);
                        }
                }
               
                MultiHashMap<MapRoad, HousenumberMatch> roadNumbers = new MultiHashMap<MapRoad, HousenumberMatch>();
               
                for (HousenumberMatch n : numbersList) {
                       
                        for (MapRoad r : roads) {
                                int node = -1;
                                Coord c1 = null;
                                for (Coord c2 : r.getPoints()) {
                                        if (c1 != null) {
                                                Coord cx = n.getLocation();
                                                double frac = getFrac(c1, c2, cx);
                                                double dist = distanceToSegment(c1,c2,cx,frac);
                                                if (dist <= MAX_DISTANCE_TO_ROAD && dist < n.getDistance()) {
                                                        n.setDistance(dist);
                                                        n.setSegmentFrac(frac);
                                                        n.setRoad(r);
                                                        n.setSegment(node);
                                                }
                                        }
                                        c1 = c2;
                                        node++;
                                }
                        }
                       
                        if (n.getRoad() != null) {
                                Coord c1 = n.getRoad().getPoints().get(n.getSegment());
                                Coord c2 = n.getRoad().getPoints().get(n.getSegment()+1);
                               
                                n.setLeft(isLeft(c1, c2, n.getLocation()));
                                roadNumbers.add(n.getRoad(), n);
                        }
                }
               
                // go through all roads and apply the house numbers
                for (Entry<MapRoad, List<HousenumberMatch>> roadX : roadNumbers.entrySet()) {
                        MapRoad r = roadX.getKey();
                        if (roadX.getValue().isEmpty()) {
                                continue;
                        }
                       
                        List<HousenumberMatch> leftNumbers = new ArrayList<HousenumberMatch>();
                        List<HousenumberMatch> rightNumbers = new ArrayList<HousenumberMatch>();
                        for (HousenumberMatch hr : roadX.getValue()) {
                                if (hr.isLeft()) {
                                        leftNumbers.add(hr);
                                } else {
                                        rightNumbers.add(hr);
                                }
                        }
                       
                        Collections.sort(leftNumbers, new HousenumberMatchComparator());
                        Collections.sort(rightNumbers, new HousenumberMatchComparator());
                       
                        List<Numbers> numbersListing = new ArrayList<Numbers>();
                       
                        log.info("Housenumbers for",r.getName(),r.getCity());
                        log.info("Numbers:",roadX.getValue());
                       
                        int n = 0;
                        int nodeIndex = 0;
                        int lastRoutableNodeIndex = 0;
                        for (Coord p : r.getPoints()) {
                                if (n == 0) {
                                        assert p instanceof CoordNode;
                                }

                                // An ordinary point in the road.
                                if (p.getId() == 0) {
                                        n++;
                                        continue;
                                }

                                // The first time round, this is guaranteed to be a CoordNode
                                if (n == 0) {
                                        nodeIndex++;
                                        n++;
                                        continue;
                                }

                                // Now we have a CoordNode and it is not the first one.
                                Numbers numbers = new Numbers();
                                numbers.setNodeNumber(0);
                                numbers.setRnodNumber(lastRoutableNodeIndex);
                       
                                applyNumbers(numbers,leftNumbers,n,true);
                                applyNumbers(numbers,rightNumbers,n,false);

                                if (log.isInfoEnabled()) {
                                        log.info("Left: ",numbers.getLeftNumberStyle(),numbers.getRnodNumber(),"Start:",numbers.getLeftStart(),"End:",numbers.getLeftEnd(), "Remaining: "+leftNumbers);
                                        log.info("Right:",numbers.getRightNumberStyle(),numbers.getRnodNumber(),"Start:",numbers.getRightStart(),"End:",numbers.getRightEnd(), "Remaining: "+rightNumbers);
                                }
                               
                                numbersListing.add(numbers);
                               
                                lastRoutableNodeIndex = nodeIndex;
                                nodeIndex++;
                                n++;
                        }
                       
                        r.setNumbers(numbersListing);
                }
        }
       
        /**
         * Apply the given house numbers to the numbers object.
         * @param numbers the numbers object to be configured
         * @param housenumbers a list of house numbers
         * @param maxSegment the highest segment number to use
         * @param left {@code true} the left side of the street; {@code false} the right side of the street
         */

        private static void applyNumbers(Numbers numbers, List<HousenumberMatch> housenumbers, int maxSegment, boolean left) {
                NumberStyle style = NumberStyle.NONE;

                if (housenumbers.isEmpty() == false) {
                        // get the sublist of housenumbers
                        int maxN = -1;
                        boolean even = false;
                        boolean odd = false;
                        for (int i = 0; i< housenumbers.size(); i++) {
                                HousenumberMatch hn = housenumbers.get(i);
                                if (hn.getSegment() >= maxSegment) {
                                        break;
                                } else {
                                        maxN = i;
                                        if (hn.getHousenumber() % 2 == 0) {
                                                even = true;
                                        } else {
                                                odd = true;
                                        }
                                }
                        }
                       
                        if (maxN >= 0) {
                                if (even && odd) {
                                        style = NumberStyle.BOTH;
                                } else if (even) {
                                        style = NumberStyle.EVEN;
                                } else {
                                        style = NumberStyle.ODD;
                                }
                               
                                int start = housenumbers.get(0).getHousenumber();
                                int end = housenumbers.get(maxN).getHousenumber();
                                if (left) {
                                        numbers.setLeftStart(start);
                                        numbers.setLeftEnd(end);
                                } else {
                                        numbers.setRightStart(start);
                                        numbers.setRightEnd(end);
                                }
                               
                                housenumbers.subList(0, maxN+1).clear();
                        }
                }
               
                if (left)
                        numbers.setLeftNumberStyle(style);
                else
                        numbers.setRightNumberStyle(style);
               
        }
       
        /**
         * Evaluates if the given point lies on the left side of the line spanned by spoint1 and spoint2.
         * @param spoint1 first point of line
         * @param spoint2 second point of line
         * @param point the point to check
         * @return {@code true} point lies on the left side; {@code false} point lies on the right side
         */

        private static boolean isLeft(Coord spoint1, Coord spoint2, Coord point) {
                return ((spoint2.getHighPrecLon() - spoint1.getHighPrecLon())
                                * (point.getHighPrecLat() - spoint1.getHighPrecLat()) - (spoint2
                                .getHighPrecLat() - spoint1.getHighPrecLat())
                                * (point.getHighPrecLon() - spoint1.getHighPrecLon())) > 0;
        }
       
        /**
         * Calculates the distance to the given segment in meter.
         * @param spoint1 segment point 1
         * @param spoint2 segment point 2
         * @param point point
         * @return the distance in meter
         */

        private static double distanceToSegment(Coord spoint1, Coord spoint2, Coord point, double frac) {

                if (frac <= 0) {
                        return spoint1.distance(point);
                } else if (frac >= 1) {
                        return spoint2.distance(point);
                } else {
                        return point.distToLineSegment(spoint1, spoint2);
                }

        }
       
        /**
         * Calculates the fraction at which the given point is closest to the line segment.
         * @param spoint1 segment point 1
         * @param spoint2 segment point 2
         * @param point point
         * @return the fraction
         */

        private static double getFrac(Coord spoint1, Coord spoint2, Coord point) {
                int aLon = spoint1.getHighPrecLon();
                int bLon = spoint2.getHighPrecLon();
                int pLon = point.getHighPrecLon();
                int aLat = spoint1.getHighPrecLat();
                int bLat = spoint2.getHighPrecLat();
                int pLat = point.getHighPrecLat();
               
                double deltaLon = bLon - aLon;
                double deltaLat = bLat - aLat;

                if (deltaLon == 0 && deltaLat == 0)
                        return 0;
                else {
                        // scale for longitude deltas by cosine of average latitude  
                        double scale = Math.cos(Coord.int30ToRadians((aLat + bLat + pLat) / 3) );
                        double deltaLonAP = scale * (pLon - aLon);
                        deltaLon = scale * deltaLon;
                        if (deltaLon == 0 && deltaLat == 0)
                                return 0;
                        else
                                return (deltaLonAP * deltaLon + (pLat - aLat) * deltaLat) / (deltaLon * deltaLon + deltaLat * deltaLat);
                }
        }
}