Just-DataInspector/Utilities/Inc/DataModel.hpp

#ifndef __DATA_MODEL_HPP__
#define __DATA_MODEL_HPP__

#include <cstddef>
#include <cstdint>
#include <string>
#include <vector>

#include "CsvTable.hpp"

namespace jdi
{

	/**
	 * @brief 波形绘制方式。
	 */
	enum class DrawMode : int
	{
		LINE = 0,			/**< 相邻采样点之间以插值直线连接。 */
		SCATTER = 1,		/**< 仅绘制采样点散点。 */
		LINE_SCATTER = 2	/**< 同时绘制插值直线与采样点散点。 */
	};

	/**
	 * @brief 绘图区拖拽缩放模式（由工具栏按钮切换）。
	 */
	enum class PlotZoomMode : int
	{
		NONE = 0,	/**< 常规模式：拖拽平移时间轴，光标为箭头。 */
		TIME = 1,	/**< 时间轴缩放：在绘图区拖拽竖向选区，放大时间范围。 */
		VALUE = 2	/**< Y 轴缩放：在某个网格内拖拽横向选区，放大该网格幅值范围。 */
	};

	/**
	 * @brief 将绘制方式转换为中文显示名称。
	 * @param [IN] mode 绘制方式。
	 * @return 显示名称。
	 */
	const wchar_t* DrawModeName(DrawMode mode);

	/**
	 * @brief 网格划分策略：决定信号可见性与网格数量的联动方式。
	 */
	enum class LaneMode : int
	{
		PER_SIGNAL = 0,	/**< 每条可见信号独占一个网格（随可见性自动增删）。 */
		MERGED = 1,		/**< 全部可见信号叠加在同一网格。 */
		CUSTOM = 2		/**< 由用户手动指定归属；可见性变化时仅清理空网格。 */
	};

	/**
	 * @brief 全局信号引用：文件下标 + 文件内信号下标。
	 */
	struct SignalRef
	{
		int fileIndex = -1;		/**< 所属文件下标。 */
		int signalIndex = -1;	/**< 文件内信号下标。 */

		/**
		 * @brief 判断引用是否指向有效位置。
		 * @return 两个下标均非负返回 true。
		 */
		bool IsValid() const { return fileIndex >= 0 && signalIndex >= 0; }

		/**
		 * @brief 相等比较。
		 * @param [IN] other 另一引用。
		 * @return 指向同一信号返回 true。
		 */
		bool operator==(const SignalRef& other) const
		{
			return fileIndex == other.fileIndex && signalIndex == other.signalIndex;
		}

		/**
		 * @brief 不等比较。
		 * @param [IN] other 另一引用。
		 * @return 指向不同信号返回 true。
		 */
		bool operator!=(const SignalRef& other) const { return !(*this == other); }
	};

	/**
	 * @brief 单个信号的显示外观（颜色/透明度/线宽/绘制方式）。
	 *
	 * 外观属于信号自身而非某个标签页——同一信号在所有标签页中必须显示效果一致，
	 * 因此在任一视图里修改颜色/线宽/透明度/样式，其它视图会自动同步。
	 * 信号是否可见则属于各标签页自己的配置（见 `TabConfig`）。
	 */
	struct SignalStyle
	{
		std::uint32_t color = 0xFF268BD2;	/**< 波形颜色，格式 0xAARRGGBB。 */
		std::uint32_t customColor = 0xFF6C71C4;	/**< 自定义颜色记忆值（切换预设色后仍保留）。 */
		float opacity = 1.0f;				/**< 不透明度，取值 0.0-1.0，默认 1.0。 */
		float lineWidth = 1.0f;				/**< 线宽（逻辑像素，未乘 DPI 缩放）。 */
		DrawMode mode = DrawMode::LINE;		/**< 绘制方式。 */
	};

	/**
	 * @brief 单条信号的元数据与采样值（纯数据，不含可见性配置）。
	 */
	struct SignalData
	{
		std::wstring name;				/**< 名称（取自文件列名，完全保留原样）。 */
		std::wstring displayName;		/**< 用户重命名的显示名；为空时使用 name。 */
		std::wstring rawHeader;			/**< 原始列名。 */
		std::wstring unit;				/**< 从列名括号中提取的单位，可能为空。 */
		std::vector<double> values;		/**< 采样值，缺失处为 NaN。 */
		double minValue = 0.0;			/**< 有限采样值最小值。 */
		double maxValue = 0.0;			/**< 有限采样值最大值。 */
		std::size_t finiteCount = 0;	/**< 有限采样点数量。 */

		/**
		 * @brief 粗粒度包络层：每 coarseStride 个采样一组的 min/max。
		 *
		 * 大文件（千万级采样）的折线包络构建是 O(可见采样数) 的，每次视图变化都要重算，
		 * 实测 1770 万行 × 5 信号需要约 200ms/帧，拖拽时严重掉帧。
		 * 有了这一层（额外内存 ≈ 采样数的 0.8%），构建包络时只需读取“每列覆盖到的分组”，
		 * 读取量降到约 1/5000，且**绘制结果与全量扫描完全一致**（分组内已存真实极值）。
		 * 分组内没有有效值时存 ±inf，读取时跳过。
		 */
		std::vector<double> coarseMin;		/**< 分组最小值。 */
		std::vector<double> coarseMax;		/**< 分组最大值。 */
		std::size_t coarseStride = 0;		/**< 分组的采样跨度；0 表示未构建。 */

		SignalStyle style;				/**< 显示外观（全局共享，跨标签页同步）。 */

		/**
		 * @brief 获取用于界面展示的名称。
		 * @return 用户重命名后的显示名，未重命名时返回文件中的原始名称。
		 */
		const std::wstring& Title() const { return displayName.empty() ? name : displayName; }
	};

	/**
	 * @brief 一个已加载的数据文件及其自有时间轴。
	 */
	struct DataFile
	{
		std::wstring filePath;					/**< 文件完整路径（仅用于状态提示）。 */
		std::wstring fileName;					/**< 文件名称。 */
		std::wstring displayName;				/**< 用户重命名的分组名；为空时使用 fileName。 */
		std::wstring timeColumnName;			/**< 时间列列名。 */
		std::vector<double> time;				/**< 时间轴数值。 */
		std::vector<SignalData> signals;		/**< 该文件包含的信号。 */
		double minTime = 0.0;					/**< 时间轴最小值。 */
		double maxTime = 0.0;					/**< 时间轴最大值。 */
		bool timeMonotonic = true;				/**< 时间轴是否单调不减。 */

		/**
		 * @brief 获取用于界面展示的分组名。
		 * @return 用户重命名后的显示名，未重命名时返回文件名。
		 */
		const std::wstring& Title() const { return displayName.empty() ? fileName : displayName; }
	};

	/**
	 * @brief 由 CSV 解析结果构建可入库的数据文件。
	 *
	 * 该函数**不访问 DataSet**（只依赖传入的 CsvTable 与调色板基准序号），
	 * 因此可以在工作线程上执行：大文件的解析与列重组占整个加载耗时的大头，
	 * 放到工作线程后主线程只需做一次 O(1) 的移动入队，加载过程中的界面不会卡住。
	 *
	 * table 按右值传入：每列会被**移动**进对应信号的 values（零拷贝）。
	 *
	 * @param [IN,OUT] table CSV 解析结果（列会被移走）。
	 * @param [IN] filePath 源文件路径。
	 * @param [IN] paletteBase 调色板起始序号（通常传入当前已有信号数）。
	 * @param [OUT] file 构建结果。
	 * @param [OUT] error 失败原因描述（成功时清空）。
	 * @param [IN] progress 进度回调（0-1），返回 false 表示取消，可为空。
	 * @return 构建成功返回 true。
	 */
	bool BuildDataFile(CsvTable&& table, const std::wstring& filePath, std::size_t paletteBase, DataFile& file,
	                   std::wstring& error, const CsvProgress& progress = CsvProgress());

	/**
	 * @brief 数据集合：统一管理全部已加载文件，与视图配置无关。
	 */
	class DataSet
	{
	public:
		/**
		 * @brief 清空全部已加载文件。
		 */
		void Clear();

		/**
		 * @brief 依据 CSV 解析结果追加一个数据文件。
		 * @param [IN] table CSV 解析结果。
		 * @param [IN] filePath 源文件路径。
		 * @param [OUT] error 失败原因描述（成功时清空）。
		 * @param [OUT] fileIndex 新文件下标，失败时为 -1。
		 * @return 追加成功返回 true。
		 */
		bool AddFromTable(const CsvTable& table, const std::wstring& filePath, std::wstring& error, int& fileIndex);

		/**
		 * @brief 追加一个已构建好的数据文件（仅做一次移动，不拷贝采样数据）。
		 * @param [IN,OUT] file 数据文件（内部缓冲会被移走）。
		 * @param [OUT] fileIndex 新文件下标。
		 * @return 追加成功返回 true。
		 */
		bool AddPreparedFile(DataFile&& file, int& fileIndex);

		/**
		 * @brief 移除指定下标的文件，并立即释放其占用的全部采样内存。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 * @return 移除成功返回 true。
		 */
		bool RemoveFile(int fileIndex);

		/**
		 * @brief 判断数据集合是否为空。
		 * @return 未加载任何文件返回 true。
		 */
		bool Empty() const { return m_files.empty(); }

		/**
		 * @brief 获取文件数量。
		 * @return 文件数量。
		 */
		std::size_t FileCount() const { return m_files.size(); }

		/**
		 * @brief 获取信号总数。
		 * @return 信号总数。
		 */
		std::size_t SignalCount() const;

		/**
		 * @brief 获取全部文件（只读）。
		 * @return 文件集合。
		 */
		const std::vector<DataFile>& Files() const { return m_files; }

		/**
		 * @brief 按下标获取文件。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 * @return 文件指针，下标非法时返回 nullptr。
		 */
		const DataFile* FileAt(int fileIndex) const;

		/**
		 * @brief 修改某个信号在界面上的显示名称。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 * @param [IN] signalIndex 文件内信号下标。
		 * @param [IN] name 新的显示名；传入空串表示恢复使用原始列名。
		 * @return 修改成功返回 true。
		 */
		bool SetSignalDisplayName(int fileIndex, int signalIndex, const std::wstring& name);

		/**
		 * @brief 修改某个文件分组的显示名称。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 * @param [IN] name 新的分组名；传入空串表示恢复使用文件名。
		 * @return 修改成功返回 true。
		 */
		bool SetFileDisplayName(int fileIndex, const std::wstring& name);

		/**
		 * @brief 解析信号引用。
		 * @param [IN] ref 信号引用。
		 * @return 信号数据指针，引用无效时返回 nullptr。
		 */
		const SignalData* Resolve(const SignalRef& ref) const;

		/**
		 * @brief 获取指定信号的显示外观（只读）。
		 * @param [IN] ref 信号引用。
		 * @return 外观指针，引用无效时返回 nullptr。
		 */
		const SignalStyle* Style(const SignalRef& ref) const;

		/**
		 * @brief 获取指定信号的显示外观（可写）。
		 * @param [IN] ref 信号引用。
		 * @return 外观指针，引用无效时返回 nullptr。
		 */
		SignalStyle* Style(const SignalRef& ref);

		/**
		 * @brief 计算全部文件时间范围的并集下限。
		 * @return 时间下限。
		 */
		double MinTime() const;

		/**
		 * @brief 计算全部文件时间范围的并集上限。
		 * @return 时间上限。
		 */
		double MaxTime() const;

		/**
		 * @brief 获取当前选中的信号（全标签页共享）。
		 * @return 信号引用。
		 */
		const SignalRef& Selected() const { return m_selected; }

		/**
		 * @brief 设置当前选中的信号（全标签页共享）。
		 * @param [IN] ref 信号引用；传入无效值表示取消选择。
		 */
		void SetSelected(const SignalRef& ref) { m_selected = ref; }

		/**
		 * @brief 在数据层移除某文件之前，按旧下标修正选中引用。
		 * @param [IN] fileIndex 即将被移除的文件下标。
		 */
		void RemapSelectionAfterFileRemoval(int fileIndex);

		/**
		 * @brief 校验选中引用是否仍指向存在的信号，失效则取消选中。
		 * @return 选中状态发生变化返回 true。
		 */
		bool ValidateSelection();

	private:
		std::vector<DataFile> m_files;	/**< 已加载文件集合。 */
		SignalRef m_selected;			/**< 当前选中信号（跨标签页共享）。 */
	};

	/**
	 * @brief 一个波形网格（纵向泳道），可容纳多条信号叠加显示。
	 */
	struct Lane
	{
		std::wstring name;					/**< 网格名称。 */
		std::vector<SignalRef> signals;		/**< 该网格包含的信号（按加入顺序）。 */
		bool autoRange = true;				/**< 是否依据信号取值范围自动计算 Y 轴。 */
		double yMin = -1.0;					/**< 手动 Y 轴下限。 */
		double yMax = 1.0;					/**< 手动 Y 轴上限。 */
		bool viewAutoRange = false;			/**< 是否由「选区 Y 轴自适应」产生且时间选区未再变化。 */
		double viewAutoMin = 0.0;			/**< 应用「选区 Y 轴自适应」时的视图时间下限。 */
		double viewAutoMax = 0.0;			/**< 应用「选区 Y 轴自适应」时的视图时间上限。 */
	};

	/**
	 * @brief 计算某条信号在给定时刻的取值。
	 * @param [IN] file 信号所属文件。
	 * @param [IN] signal 目标信号。
	 * @param [IN] time 采样时刻。
	 * @param [IN] interpolate 是否在相邻采样点之间做线性插值。
	 * @param [OUT] value 输出采样值，缺失时为 NaN。
	 * @return 时间点落在数据范围内且取到有效值返回 true。
	 */
	bool SampleFileAt(const DataFile& file, const SignalData& signal, double time, bool interpolate, double& value);

	/**
	 * @brief 在指定文件的时间轴上查找与给定时刻最接近的采样点。
	 * @param [IN] file 目标文件。
	 * @param [IN] time 采样时刻。
	 * @return 采样点下标，文件为空时返回 -1。
	 */
	int FindNearestSample(const DataFile& file, double time);

	/**
	 * @brief 单个标签页的独立视图配置（信号可见性、网格划分与视图范围）。
	 *
	 * 仅保存「本页看到哪些信号」与视图状态；信号的显示外观（颜色/线宽/透明度/样式）
	 * 保存在 `DataSet` 中并被所有标签页共享，因此同一个信号在各视图中的显示效果一致。
	 */
	class TabConfig
	{
	public:
		TabConfig();

		/**
		 * @brief 获取标签页名称。
		 * @return 名称。
		 */
		const std::wstring& Name() const { return m_name; }

		/**
		 * @brief 设置标签页名称。
		 * @param [IN] name 新名称。
		 */
		void SetName(const std::wstring& name) { m_name = name; }

		/**
		 * @brief 依据数据集合调整配置容量（新增文件补默认配置，移除文件清理配置）。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 */
		void SyncToDataSet(const DataSet& dataSet);

		/**
		 * @brief 在数据层移除某文件之前，按旧下标修正本配置（不重建网格）。
		 * @param [IN] fileIndex 即将被移除的文件下标。
		 * @note 调用顺序必须为：各标签页 RemapAfterFileRemoval → 数据层 RemoveFile → 各标签页 SyncToDataSet。
		 */
		void RemapAfterFileRemoval(int fileIndex);

		/**
		 * @brief 判断指定信号是否可见。
		 * @param [IN] ref 信号引用。
		 * @return 可见返回 true。
		 */
		bool IsVisible(const SignalRef& ref) const;

		/**
		 * @brief 设置指定信号的可见性，并同步网格划分。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] ref 信号引用。
		 * @param [IN] visible 目标可见状态。
		 */
		void SetVisible(const DataSet& dataSet, const SignalRef& ref, bool visible);

		/**
		 * @brief 切换指定信号的可见性，并同步网格划分。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] ref 信号引用。
		 */
		void ToggleVisible(const DataSet& dataSet, const SignalRef& ref);

		/**
		 * @brief 设置某个文件全部信号的可见性，并同步网格划分。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 * @param [IN] visible 目标可见状态。
		 */
		void SetFileVisible(const DataSet& dataSet, int fileIndex, bool visible);

		/**
		 * @brief 设置全部信号可见性，并同步网格划分。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] visible 目标可见状态。
		 */
		void SetAllVisible(const DataSet& dataSet, bool visible);

		/**
		 * @brief 仅显示指定信号，其余全部隐藏。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] ref 需要保持可见的信号。
		 */
		void SoloSignal(const DataSet& dataSet, const SignalRef& ref);

		/**
		 * @brief 判断某文件是否存在可见信号。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 * @return 存在可见信号返回 true。
		 */
		bool FileHasVisible(const DataSet& dataSet, int fileIndex) const;

		/**
		 * @brief 判断某文件是否全部信号可见。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 * @return 全部可见且至少有一条信号返回 true。
		 */
		bool FileAllVisible(const DataSet& dataSet, int fileIndex) const;

		/**
		 * @brief 判断是否存在任何可见信号。
		 * @return 存在返回 true。
		 */
		bool AnyVisible() const;

		/**
		 * @brief 统计可见信号数量。
		 * @return 可见信号数量。
		 */
		int VisibleCount() const;

		/**
		 * @brief 获取网格划分策略。
		 * @return 策略枚举。
		 */
		LaneMode Mode() const { return m_laneMode; }

		/**
		 * @brief 设置网格划分策略并同步网格。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] mode 目标策略。
		 */
		void SetMode(const DataSet& dataSet, LaneMode mode);

		/**
		 * @brief 依据当前可见性与策略重新生成网格划分。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 */
		void SyncLanes(const DataSet& dataSet);

		/**
		 * @brief 获取网格集合（只读）。
		 * @return 网格集合。
		 */
		const std::vector<Lane>& Lanes() const { return m_lanes; }

		/**
		 * @brief 获取网格集合（可写）。
		 * @return 网格集合。
		 */
		std::vector<Lane>& Lanes() { return m_lanes; }

		/**
		 * @brief 查询某信号所属网格下标。
		 * @param [IN] ref 信号引用。
		 * @return 网格下标，未找到返回 -1。
		 */
		int LaneOfSignal(const SignalRef& ref) const;

		/**
		 * @brief 将信号移动到指定网格，并切换为自定义划分策略。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] ref 信号引用。
		 * @param [IN] laneIndex 目标网格下标，传入负值表示新建网格。
		 * @return 移动后该信号所在的网格下标。
		 */
		int MoveSignalToLane(const DataSet& dataSet, const SignalRef& ref, int laneIndex);

		/**
		 * @brief 查询某文件的分组是否处于折叠状态。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 * @return 折叠状态。
		 */
		bool IsCollapsed(int fileIndex) const;

		/**
		 * @brief 切换某文件分组的折叠状态。
		 * @param [IN] fileIndex 文件下标。
		 */
		void ToggleCollapsed(int fileIndex);

		/**
		 * @brief 计算某网格的 Y 轴显示范围。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [IN] laneIndex 网格下标。
		 * @param [OUT] yMin 输出下限。
		 * @param [OUT] yMax 输出上限。
		 */
		void ComputeLaneRange(const DataSet& dataSet, int laneIndex, double& yMin, double& yMax) const;

		/**
		 * @brief 计算全部可见信号覆盖的时间范围。
		 * @param [IN] dataSet 数据集合。
		 * @param [OUT] minTime 输出下限。
		 * @param [OUT] maxTime 输出上限。
		 * @return 存在可见信号返回 true。
		 */
		bool ComputeVisibleTimeBounds(const DataSet& dataSet, double& minTime, double& maxTime) const;

		/// @brief 视图左边界时间（可读写）。
		double& ViewMin() { return m_viewMin; }
		/// @brief 视图左边界时间（只读）。
		double ViewMin() const { return m_viewMin; }
		/// @brief 视图右边界时间（可读写）。
		double& ViewMax() { return m_viewMax; }
		/// @brief 视图右边界时间（只读）。
		double ViewMax() const { return m_viewMax; }
		/// @brief 视图范围是否已初始化（可读写）。
		bool& ViewInitialized() { return m_viewInitialized; }
		/// @brief 网格纵向滚动偏移量（可读写）。
		float& LaneScroll() { return m_laneScroll; }
		/// @brief 网格纵向滚动偏移量（只读）。
		float LaneScroll() const { return m_laneScroll; }
		/// @brief 时间光标是否启用（可读写）。
		bool& CursorEnabled() { return m_cursorEnabled; }
		/// @brief 时间光标是否启用（只读）。
		bool CursorEnabled() const { return m_cursorEnabled; }
		/// @brief 时间光标位置（可读写）。
		double& CursorTime() { return m_cursorTime; }
		/// @brief 时间光标位置（只读）。
		double CursorTime() const { return m_cursorTime; }
		/// @brief 绘图区拖拽缩放模式（可读写）。
		PlotZoomMode& ZoomMode() { return m_zoomMode; }
		/// @brief 绘图区拖拽缩放模式（只读）。
		PlotZoomMode ZoomMode() const { return m_zoomMode; }

	private:
		std::wstring m_name;										/**< 标签页名称。 */
		std::vector<std::vector<bool>> m_visible;					/**< 信号可见性，按 [文件][信号] 索引（本页独立）。 */
		std::vector<bool> m_collapsed;								/**< 文件分组折叠状态，按文件索引。 */
		std::vector<Lane> m_lanes;									/**< 网格划分。 */
		LaneMode m_laneMode = LaneMode::PER_SIGNAL;					/**< 网格划分策略。 */
		double m_viewMin = 0.0;										/**< 视图左边界时间。 */
		double m_viewMax = 1.0;										/**< 视图右边界时间。 */
		bool m_viewInitialized = false;								/**< 视图范围是否已初始化。 */
		float m_laneScroll = 0.0f;									/**< 网格纵向滚动偏移量。 */
		bool m_cursorEnabled = false;								/**< 时间光标是否启用（由工具栏按钮切换）。 */
		double m_cursorTime = 0.0;									/**< 时间光标位置。 */
		PlotZoomMode m_zoomMode = PlotZoomMode::NONE;				/**< 绘图区拖拽缩放模式。 */
	};

} // namespace jdi

#endif // __DATA_MODEL_HPP__