LehrerApp/LehrerApp.Desktop/ViewModels/Groups/ReportGradeCalculator.cs

using LehrerApp.Core.Interfaces;
using LehrerApp.Core.Models;
using LehrerApp.Core.Services;

namespace LehrerApp.Desktop.ViewModels.Groups;

public sealed record ReportGradeResult(double? Value, string? Rounded, double? Written, double? Participation, double? Other);

/// Eine Teilnote der Endjahresnote: Halbjahresnote oder Prüfungsleistung.
/// <param name="Value">Rechenwert, wenn er sich nicht aus <paramref name="Final"/> ergibt —
/// etwa eine Prüfungsleistung, die zwischen zwei Noten liegt.</param>
public sealed record YearPart(string Label, string? Final, string Hint, double Weight = 1.0, double? Value = null);

/// Prüfungsnoten der Klasse 10, soweit in diesem Fach abgelegt.
public readonly record struct YearExamGrades(string? Project, string? Oral,
    string? Written = null, string? AdditionalOral = null);

/// <summary>
/// Gemeinsame Zeugnisnoten-Berechnung für Zeugnisnoten-Dialog (2.4) und Zeugnisnoten-Assistent
/// (2.7), damit beide für denselben Datensatz denselben Wert zeigen.
///
/// Halbjahre sind eigenständig und werden aus den Einzelleistungen ihres Zeitraums gewichtet.
/// Die Endjahresnote wird dagegen aus den Halbjahresnoten verrechnet (gleich gewichtet).
///
/// Klasse 10 (Bremen): In einem Prüfungsfach ergibt sich die Gesamtnote zu zwei Dritteln aus der
/// unterrichtlichen Leistung und zu einem Drittel aus der Prüfungsleistung (§ 14 Abs. 3 der
/// Verordnung über die Sekundarstufe I der Oberschule) — die Prüfung zählt also wie ein drittes
/// Halbjahr. Die Prüfungsleistung ist die Note der schriftlichen bzw. mündlichen
/// Abschlussprüfung. Kommt in einem schriftlichen Prüfungsfach eine zusätzliche mündliche
/// Prüfung hinzu, werden beide 1:1 verrechnet (§ 13 Abs. 2 PrüfV Sek. I). In einem Fach ohne
/// Abschlussprüfung zählt eine zusätzliche mündliche Prüfung selbst als Prüfungsleistung, also
/// 2:1 (§ 13 Abs. 3 PrüfV Sek. I). Die Projektprüfung zählt nach Schulpraxis als weiteres
/// Halbjahr.
///
/// Bewusst nicht umgesetzt sind die Rundungsvorgaben der Verordnungen: Noten sind
/// Leistungsbewertungen, die Entscheidung zwischen zwei Noten ist pädagogisch. Eine
/// Prüfungsleistung zwischen zwei Noten geht deshalb ungerundet in die Rechnung ein, und für die
/// Endnote gilt die von der Lehrkraft gewählte Rundung samt Möglichkeit zum Übersteuern.
/// </summary>
public sealed class ReportGradeCalculator
{
    public const string ProjectExamLabel = "Projektprüfung";
    public const string OralExamLabel = "Mündliche Prüfung";
    public const string WrittenExamLabel = "Schriftliche Prüfung";
    public const string AdditionalOralExamLabel = "Zusätzliche mündliche Prüfung";

    private readonly IGradeRepository _grades;
    private readonly IExamRepository _exams;
    private readonly IExamResultRepository _results;
    private readonly IGradingSchemeRepository _schemes;
    private readonly IReportGradeRepository _reportGrades;
    private readonly IReadOnlyDictionary<Guid, GroupMembership> _membershipsByStudent;
    private readonly GradingService _grading;
    private readonly Guid _groupId;
    private readonly GroupType _groupType;
    private readonly GradingSystem _gradingSystem;
    private readonly string _schoolYear;

    public GradingScheme Scheme { get; private set; } = new();
    public List<Exam> Exams { get; private set; } = [];
    public Dictionary<Guid, Dictionary<Guid, ExamResult>> ResultsByExam { get; private set; } = [];
    public List<Grade> Grades { get; private set; } = [];

    public string SchemeSummary =>
        $"Klausuren {Scheme.ExamsPercent:0.#} % · Mitarbeit {Scheme.ParticipationPercent:0.#} % · " +
        $"Sonstige {Scheme.OtherPercent:0.#} %";

    public ReportGradeCalculator(IGradeRepository grades, IExamRepository exams, IExamResultRepository results,
        IGradingSchemeRepository schemes, IReportGradeRepository reportGrades,
        IReadOnlyDictionary<Guid, GroupMembership> membershipsByStudent, GradingService grading,
        Guid groupId, GroupType groupType, GradingSystem gradingSystem, string schoolYear)
    {
        _grades = grades; _exams = exams; _results = results; _schemes = schemes;
        _reportGrades = reportGrades; _membershipsByStudent = membershipsByStudent; _grading = grading;
        _groupId = groupId; _groupType = groupType; _gradingSystem = gradingSystem; _schoolYear = schoolYear;
        Reload();
    }

    /// Liest Schema, Arbeiten und Noten neu ein — vor jeder Neuberechnung einer ganzen Ansicht.
    public void Reload()
    {
        Scheme = _schemes.GetByGroup(_groupId)
                 ?? _schemes.GetDefaultForType(_groupType)
                 ?? new GradingScheme { ExamsPercent = 50, ParticipationPercent = 40, OtherPercent = 10 };
        Exams = _exams.GetByGroup(_groupId).OrderBy(e => e.Date).ToList();
        ResultsByExam = Exams.ToDictionary(e => e.Id,
            e => _results.GetByExam(e.Id).GroupBy(r => r.StudentId).ToDictionary(g => g.Key, g => g.First()));
        Grades = _grades.GetByGroup(_groupId).OrderBy(g => g.Date).ToList();
    }

    public (DateOnly From, DateOnly To) Range(ParticipationPeriod period) =>
        GroupMembershipService.SchoolYearPeriod(_schoolYear, period switch
        {
            ParticipationPeriod.H1 => SchoolYearPeriodKind.H1,
            ParticipationPeriod.H2 => SchoolYearPeriodKind.H2,
            _ => SchoolYearPeriodKind.FullYear,
        });

    public static string PeriodLabel(ParticipationPeriod period) => period switch
    {
        ParticipationPeriod.H1 => "1. Halbjahr",
        ParticipationPeriod.H2 => "2. Halbjahr",
        _ => "Gesamtes Schuljahr",
    };

    public static bool ExamApplies(Exam exam, GroupMembership? membership)
    {
        if (membership is not null && !GroupMembershipService.IsActiveOn(membership, exam.Date)) return false;
        return !exam.Niveau.HasValue || membership?.Niveau == exam.Niveau;
    }

    /// <param name="examGrades">Noch nicht gespeicherte Prüfungsnoten für die Jahresnote; ohne
    /// Angabe gelten die am Jahres-Datensatz gespeicherten.</param>
    public ReportGradeResult Calculate(Guid studentId, ParticipationPeriod period, RoundingRule rounding,
        YearExamGrades? examGrades = null)
    {
        if (period == ParticipationPeriod.FullYear)
        {
            var parts = YearParts(studentId, rounding, examGrades)
                .Select(p => (Value: p.Value ?? (p.Final is null ? null : GradingService.ParseGradeValue(p.Final)), p.Weight))
                .Where(p => p.Value.HasValue).ToList();
            if (parts.Count == 0) return new ReportGradeResult(null, null, null, null, null);
            var mean = parts.Sum(p => p.Value!.Value * p.Weight) / parts.Sum(p => p.Weight);
            return new ReportGradeResult(mean, _grading.RoundToGrade(mean, _gradingSystem, rounding), null, null, null);
        }

        var (from, to) = Range(period);
        _membershipsByStudent.TryGetValue(studentId, out var membership);

        var examEntries = new List<(Exam Exam, string Grade)>();
        foreach (var exam in Exams.Where(e => e.Date >= from && e.Date <= to))
        {
            if (!ExamApplies(exam, membership)) continue;
            if (!ResultsByExam[exam.Id].TryGetValue(studentId, out var result)) continue;
            if (result.Absent || result.Grade is null) continue;
            examEntries.Add((exam, result.Grade));
        }
        var (writtenGrades, testGrades) = ExamScoringService.EffectiveGradesByKind(examEntries, _gradingSystem);
        var written = writtenGrades.Select(grade => (Grade: grade, Weight: 1.0)).ToList();

        var studentGrades = Grades
            .Where(g => g.StudentId == studentId && g.Date >= from && g.Date <= to)
            .Where(g => membership is null || GroupMembershipService.IsActiveOn(membership, g.Date))
            .ToList();
        var participation = studentGrades.Where(g => g.Category == GradeCategory.Participation)
            .Select(g => (Grade: g.Value, g.Weight)).ToList();
        var other = studentGrades.Where(g => g.Category != GradeCategory.Participation)
            .Select(g => (Grade: g.Value, g.Weight)).ToList();
        // Tests, kontrollierte Hausaufgaben u. Ä. aus der Klausurfunktion zählen als Sonstige.
        other.AddRange(testGrades.Select(grade => (Grade: grade, Weight: 1.0)));

        var value = _grading.CalculateReportGradeValue(written, participation, other, Scheme);
        return new ReportGradeResult(value,
            value is null ? null : _grading.RoundToGrade(value.Value, _gradingSystem, rounding),
            written.Count > 0 ? _grading.WeightedAverage(written) : null,
            participation.Count > 0 ? _grading.WeightedAverage(participation) : null,
            other.Count > 0 ? _grading.WeightedAverage(other) : null);
    }

    /// Die Teilnoten der Endjahresnote. Bei den Halbjahren geht eine gespeicherte Entscheidung
    /// (Übersteuerung bzw. festgeschriebener Wert) der Live-Berechnung vor.
    public List<YearPart> YearParts(Guid studentId, RoundingRule rounding, YearExamGrades? examGrades = null)
    {
        var parts = new List<YearPart>();
        foreach (var half in new[] { ParticipationPeriod.H1, ParticipationPeriod.H2 })
        {
            var label = PeriodLabel(half);
            var record = _reportGrades.GetByStudentGroupPeriod(studentId, _groupId, label);
            var overridden = NullIfEmpty(record?.OverrideValue);
            if (overridden is not null)
                parts.Add(new YearPart(label, overridden, record!.IsLocked ? "festgeschrieben" : "übersteuert"));
            else if (record is { IsLocked: true })
                parts.Add(new YearPart(label, NullIfEmpty(record.CalculatedValue), "festgeschrieben"));
            else
                parts.Add(new YearPart(label, Calculate(studentId, half, rounding).Rounded, "berechnet"));
        }

        // Die unterrichtliche Leistung zählt immer doppelt gegenüber einer Prüfung — auch wenn
        // nur eine der beiden Halbjahresnoten vorliegt.
        if (parts.Count(p => p.Final is not null) == 1)
            parts = parts.Select(p => p.Final is null ? p : p with { Weight = 2.0 }).ToList();

        var exams = examGrades ?? StoredExamGrades(studentId);
        if (NullIfEmpty(exams.Project) is { } project)
            parts.Add(new YearPart(ProjectExamLabel, project, "zählt wie ein Halbjahr"));
        if (ExamPerformance(exams) is { } performance)
            parts.Add(performance);
        return parts;
    }

    /// Die Prüfungsleistung des Fachs, die mit einem Drittel in die Gesamtnote eingeht.
    private YearPart? ExamPerformance(YearExamGrades exams)
    {
        var written = NullIfEmpty(exams.Written);
        var oral = NullIfEmpty(exams.Oral);
        var additional = NullIfEmpty(exams.AdditionalOral);

        if (written is not null && additional is not null)
        {
            // § 13 Abs. 2 PrüfV Sek. I: 1:1. Liegt das Ergebnis zwischen zwei Noten, wird hier
            // nicht gerundet — es geht so in die Endnote ein, entschieden wird dort.
            var mean = _grading.WeightedAverage([(written, 1.0), (additional, 1.0)]);
            var between = BetweenGrades(mean);
            return new YearPart("Prüfungsleistung", mean.ToString("0.##", German),
                $"schriftlich {written} · mündlich {additional}" + (between is null ? "" : $" — {between}"),
                Value: mean);
        }
        if (written is not null) return new YearPart(WrittenExamLabel, written, "ein Drittel der Note");
        if (oral is not null) return new YearPart(OralExamLabel, oral, "ein Drittel der Note");
        if (additional is not null) return new YearPart(AdditionalOralExamLabel, additional, "ein Drittel der Note");
        return null;
    }

    public YearExamGrades StoredExamGrades(Guid studentId)
    {
        var year = _reportGrades.GetByStudentGroupPeriod(studentId, _groupId, PeriodLabel(ParticipationPeriod.FullYear));
        return new YearExamGrades(year?.ProjectExamGrade, year?.OralExamGrade,
            year?.WrittenExamGrade, year?.AdditionalOralExamGrade);
    }

    /// "zwischen 4 und 5", wenn der Wert genau auf der Grenze zweier Noten liegt — dann gibt
    /// es rechnerisch keine richtige Seite, nur eine pädagogische Entscheidung.
    public static string? BetweenGrades(double value)
    {
        var lower = Math.Floor(value);
        return Math.Abs(value - lower - 0.5) < 0.0001 ? $"zwischen {lower:0} und {lower + 1:0}" : null;
    }

    private static readonly System.Globalization.CultureInfo German =
        System.Globalization.CultureInfo.GetCultureInfo("de-DE");

    private static string? NullIfEmpty(string? value) => string.IsNullOrWhiteSpace(value) ? null : value.Trim();
}