"""Модель нейтральных сигналов для шаблона без привязки к ТЗ."""

from __future__ import annotations

from dataclasses import dataclass, field
from math import sin


@dataclass(frozen=True)
class BitDefinition:
    """@brief Описание битового индикатора или управляющей дискреты.

    @param key Стабильный ключ обмена, не зависящий от подписи в UI.
    @param title Отображаемое имя сигнала.
    @param writable Разрешено ли пользователю изменять значение.
    @param alarm Активное состояние отображается аварийным цветом.
    """

    key: str
    title: str
    writable: bool = False
    alarm: bool = False


@dataclass(frozen=True)
class NumericDefinition:
    """@brief Метаданные цифрового поля или измерительного индикатора.

    Границы и точность принадлежат catalog, поэтому UI не содержит сведений
    о конкретной карте объектов контроллера.
    """

    key: str
    title: str
    unit: str = ""
    minimum: float = 0.0
    maximum: float = 100.0
    decimals: int = 1
    writable: bool = False


@dataclass(frozen=True)
class SignalCatalog:
    """@brief Полный неизменяемый набор отображаемых сигналов.

    Catalog является переносимой границей между данными устройства и Qt UI.
    Для реального изделия заменяются определения, а не код вкладок.
    """

    controller_fields: tuple[NumericDefinition, ...]
    indicators: tuple[NumericDefinition, ...]
    status_bits: tuple[BitDefinition, ...]
    input_discretes: tuple[BitDefinition, ...]
    output_discretes: tuple[BitDefinition, ...]

    @classmethod
    def template(cls) -> "SignalCatalog":
        """@brief Создаёт согласованный catalog с нейтральными именами.

        @return Шаблон для обсуждения компоновки без зависимости от финального ТЗ.
        """
        return cls(
            controller_fields=tuple(
                NumericDefinition(
                    key=f"controller_{index:02d}",
                    title=f"Параметр {index:02d}",
                    minimum=-9999,
                    maximum=9999,
                    decimals=0,
                    writable=True,
                )
                for index in range(1, 9)
            ),
            indicators=tuple(
                NumericDefinition(
                    key=f"indicator_{index:02d}",
                    title=f"Индикатор {index:02d}",
                    unit=("В" if index <= 4 else "%"),
                    maximum=(400.0 if index <= 4 else 100.0),
                )
                for index in range(1, 9)
            ),
            status_bits=tuple(
                BitDefinition(
                    key=f"status_{index:02d}",
                    title=f"Статус {index:02d}",
                    alarm=index in (7, 8),
                )
                for index in range(1, 9)
            ),
            input_discretes=tuple(
                BitDefinition(
                    key=f"input_{index:02d}",
                    title=f"Вход {index:02d}",
                )
                for index in range(1, 17)
            ),
            output_discretes=tuple(
                BitDefinition(
                    key=f"output_{index:02d}",
                    title=f"Выход {index:02d}",
                    writable=True,
                )
                for index in range(1, 17)
            ),
        )


@dataclass
class SignalSnapshot:
    """@brief Атомарный снимок значений от одного момента времени.

    Словари заменяются целиком при публикации, чтобы вкладки не видели смесь
    данных от двух циклов опроса.
    """

    timestamp_s: float = 0.0
    numeric: dict[str, float] = field(default_factory=dict)
    bits: dict[str, bool] = field(default_factory=dict)


class MockSignalSource:
    """@brief Детерминированный генератор данных без контроллера.

    Не зависит от Qt и используется как переносимое ядро в host-тестах.
    """

    def __init__(self, catalog: SignalCatalog) -> None:
        self._catalog = catalog
        self._outputs = {item.key: False for item in catalog.output_discretes}

    def set_output(self, key: str, value: bool) -> None:
        """@brief Сохраняет состояние существующего template-выхода.

        @param key Ключ из ``SignalCatalog.output_discretes``.
        @param value Новое логическое состояние.
        @raises KeyError Если ключ отсутствует в разрешённом наборе.
        """
        if key not in self._outputs:
            raise KeyError(f"Неизвестная управляющая дискрета: {key}")
        self._outputs[key] = bool(value)

    def snapshot(self, timestamp_s: float) -> SignalSnapshot:
        """@brief Генерирует согласованный снимок для заданного времени.

        @param timestamp_s Монотонное время от запуска mock в секундах.
        @return Новый независимый ``SignalSnapshot``.
        """
        numeric: dict[str, float] = {}
        bits: dict[str, bool] = {}
        for index, item in enumerate(self._catalog.controller_fields):
            numeric[item.key] = float((index + 1) * 10)
        for index, item in enumerate(self._catalog.indicators):
            center = item.maximum * 0.55
            amplitude = item.maximum * 0.18
            numeric[item.key] = center + amplitude * sin(timestamp_s * 0.7 + index)
        for index, item in enumerate(self._catalog.status_bits):
            bits[item.key] = int(timestamp_s + index) % (index + 2) == 0
        for index, item in enumerate(self._catalog.input_discretes):
            bits[item.key] = int(timestamp_s * 2 + index) % 5 < 2
        bits.update(self._outputs)
        return SignalSnapshot(timestamp_s=timestamp_s, numeric=numeric, bits=bits)