import { describe, expect, it } from 'vitest';
import { buildSignalPlan } from '@/domain/plan/signalPlan';
import { createStandardIntersectionProject } from '@/domain/model/factory';
import { TrafficSimulation, type SimulationSnapshot } from '@/domain/simulation/simulation';

/**
 * Ankunftsschwankungen duerfen um die erfasste Verkehrsstaerke streuen, sie
 * duerfen sie nicht anheben (Befund 25, behoben in Fassung 5.9.0).
 *
 * Was der Anwender sonst erlebt: Er setzt den Haken "Ankunftsschwankungen
 * berücksichtigen", laesst eine Stunde laufen und liest in der Spalte
 * "Angekommen" fuer eine Gruppe mit 620 Fz/h rund 1800 Fahrzeuge ab. Rueckstau,
 * Laenge, mittlere Wartezeit und Qualitaetsstufe sind damit unbrauchbar, und der
 * Rueckstau waechst auch dort unbegrenzt, wo die Leistungsfaehigkeit desselben
 * Plans die Gruppe als deutlich unterausgelastet fuehrt.
 *
 * Ursache: Der Bruchteil eines Fahrzeugs wurde beim Feuern der Ziehung
 * verworfen, statt verbraucht zu werden - je Zeitschritt ein
 * Erwartungswert-Ueberschuss von rem * (1 - rem).
 */

const FESTES_DATUM = new Date('2026-01-01T00:00:00Z');

const PROJEKT = createStandardIntersectionProject('Ankunftsschwankungen', FESTES_DATUM);
const PLAN = buildSignalPlan(PROJEKT);

function laufen(sekunden: number, seed?: number): SimulationSnapshot {
  const sim = new TrafficSimulation(PLAN, PROJEKT, {
    timeStep: 0.5,
    stochastic: true,
    ...(seed === undefined ? {} : { seed }),
  });
  for (let i = 0; i < sekunden / 60; i += 1) sim.advance(60);
  return sim.snapshot();
}

describe('Simulation mit Ankunftsschwankungen', () => {
  it('laesst in einer Stunde etwa so viele Fahrzeuge ankommen wie die Verkehrsstaerke angibt', () => {
    const snapshot = laufen(3600);
    for (const group of snapshot.groups) {
      // Vor der Behebung kamen bei 620 Fz/h 1814 Fahrzeuge an - das Dreifache.
      const meldung = `${group.name}: ${group.arrived} statt ${group.demand}`;
      expect(group.arrived, meldung).toBeGreaterThan(group.demand * 0.9);
      expect(group.arrived, meldung).toBeLessThan(group.demand * 1.1);
    }
  });

  it('haelt den Erwartungswert ueber mehrere Startwerte bei der erfassten Verkehrsstaerke', () => {
    // Eine Schwankung streut um den Mittelwert; ueber viele Startwerte gemittelt
    // muss die erfasste Verkehrsstaerke herauskommen. Vor der Behebung lag der
    // Mittelwert systematisch um ein Mehrfaches darueber - unabhaengig vom
    // Startwert, denn der Ueberschuss rem * (1 - rem) ist nie negativ.
    const startwerte = [1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34];
    const summe = new Map<string, number>();
    for (const seed of startwerte) {
      for (const group of laufen(1800, seed).groups) {
        summe.set(group.groupId, (summe.get(group.groupId) ?? 0) + group.arrived);
      }
    }
    for (const group of laufen(1800).groups) {
      const mittel = (summe.get(group.groupId) ?? 0) / startwerte.length;
      // Eine halbe Stunde: die halbe stuendliche Verkehrsstaerke.
      const soll = group.demand / 2;
      expect(Math.abs(mittel - soll), `${group.name}: ${mittel} statt ${soll}`).toBeLessThan(
        soll * 0.05,
      );
    }
  });

  it('erzeugt nie mehr Fahrzeuge, als die Fahrzeugbilanz traegt', () => {
    const snapshot = laufen(1800);
    for (const group of snapshot.groups) {
      expect(group.arrived).toBe(group.departed + group.queue);
      expect(group.queue).toBeGreaterThanOrEqual(0);
    }
  });
});