gunshi-project-ss/src/main/java/com/gunshi/project/hsz/service/StZqrlBService.java

package com.gunshi.project.hsz.service;

import com.baomidou.mybatisplus.extension.service.impl.ServiceImpl;
import com.gunshi.project.hsz.entity.vo.RsvrComplexVo;
import com.gunshi.project.hsz.mapper.StZqrlBMapper;
import com.gunshi.project.hsz.model.StRsvrR;
import com.gunshi.project.hsz.model.StZqrlB;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

import java.math.BigDecimal;
import java.math.RoundingMode;
import java.time.Duration;
import java.util.*;
import java.util.stream.Collectors;

/**
 * 描述: 水位流量关系曲线表
 * author: xusan
 * date: 2024-07-08 17:30:38
 */
@Service
@Slf4j
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public class StZqrlBService extends ServiceImpl<StZqrlBMapper, StZqrlB> {

    /**
     * 计算溢洪量
     *
     * @param rz       计算溢洪的起始水位
     * @param seconds  溢洪时间，是两条水位数据的时间差，单位秒
     * @param zqrlList 水位流量关系曲线
     * @return 溢洪量
     * @author lyf
     */
    public BigDecimal calculateSpilledVolume(BigDecimal rz, long seconds, List<StZqrlB> zqrlList) {
        return getQFromZqrl(rz, zqrlList).multiply(BigDecimal.valueOf(seconds));
    }

    /**
     * 计算溢洪量
     *
     * @param rz      计算溢洪的起始水位
     * @param seconds 溢洪时间，是两条水位数据的时间差，单位秒
     * @return 溢洪量
     * @author lyf
     */
    public BigDecimal calculateSpilledVolume(BigDecimal rz, long seconds) {
        return calculateSpilledVolume(rz, seconds, list());
    }

    /**
     * 批量计算溢洪量
     *
     * @param rsvrList 要计算的水位数据
     * @param zqrlList 水位流量关系曲线
     * @return 计算后的水位数据（时间倒序），含每条水位对应的流量和与上一条水位对应的溢洪量
     * @author lyf
     */
    public List<RsvrComplexVo> calculateSpilledVolumeList(List<StRsvrR> rsvrList, List<StZqrlB> zqrlList) {
        rsvrList.sort(Comparator.comparing(StRsvrR::getTm).reversed());
        List<RsvrComplexVo> ret = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < rsvrList.size(); i++) {
            StRsvrR rsvr = rsvrList.get(i);
            BigDecimal rz = new BigDecimal(rsvr.getRz());
            Date tm = rsvr.getTm();
            RsvrComplexVo vo = RsvrComplexVo.of(rz, tm);
            BigDecimal q = getQFromZqrl(rz, zqrlList);
            //TODO 这个需要公式进行对水位->流量的转换
            if (i == 0) {
                vo.setQ(getQFromZqrl(rz, zqrlList));
                vo.setSv(BigDecimal.ZERO);
            } else {
                StRsvrR rsvrPrev = rsvrList.get(i - 1);
                Date tmPrev = rsvrPrev.getTm();
                long seconds = tm.getTime() - tmPrev.getTime();
                vo.setQ(getQFromZqrl(rz, zqrlList));
                //TODO 这里有个函数调用，记得到时候也替换一下计算公式
                vo.setSv(calculateSpilledVolume(rz, seconds));
            }
            ret.add(vo);
        }
        return ret;
    }

    /**
     * 批量计算溢洪量
     *
     * @param rsvrList 要计算的水位数据
     * @return 计算后的水位数据（时间倒序），含每条水位对应的流量和与上一条水位对应的溢洪量
     * @author lyf
     */
    public List<RsvrComplexVo> calculateSpilledVolumeList(List<StRsvrR> rsvrList) {
        return calculateSpilledVolumeList(rsvrList, list());
    }

    /**
     * 根据水位查表得流量
     *
     * @param rz 水位
     * @return 查表流量
     * @author lyf
     */
    public BigDecimal getQFromZqrl(BigDecimal rz) {
        return getQFromZqrl(rz, list());
    }

    /**
     * 根据水位查表得流量
     *
     * @param rz       水位
     * @param zqrlList 水位流量关系曲线
     * @return 查表流量
     * @author lyf
     */
    public BigDecimal getQFromZqrl(BigDecimal rz, List<StZqrlB> zqrlList) {
        return toMap(zqrlList).getOrDefault(rz.setScale(3, RoundingMode.DOWN), BigDecimal.ZERO);
    }

    /**
     * 将水位流量曲线列表转为字典，水位作为键，注意BigDecimal做键的时候要匹配值和精度
     *
     * @param zqrlList 水位流量曲线列表
     * @return 水位流量曲线字典
     * @author lyf
     */
    private Map<BigDecimal, BigDecimal> toMap(List<StZqrlB> zqrlList) {
        return zqrlList.stream()
                .map(item -> Map.entry(item.getZ().setScale(3, RoundingMode.DOWN), item.getQ()))
                .collect(Collectors.toMap(Map.Entry::getKey, Map.Entry::getValue));
    }

    public BigDecimal getQByZqrl(List<StZqrlB> zqrlBList, BigDecimal rz) {
        int l =0;
        int r = zqrlBList.size() - 1;
        if(rz.compareTo(zqrlBList.get(0).getZ()) < 0){
            return BigDecimal.ZERO;
        }
        //使用二分法，来获取 避免On的查询时间复杂度
        while(l < r){
            int mid = l + (r - l) / 2;
            if(zqrlBList.get(mid).getZ().compareTo(rz) ==0){
                return zqrlBList.get(mid).getQ();
            }else if(zqrlBList.get(mid).getZ().compareTo(rz) >0){
                r = mid - 1;
            }else{
                l = mid + 1;
            }
        }

        // 现在 l 是最接近的索引，但需要比较前后三个值
        int closestIndex = l;

        // 处理边界情况
        if (l == 0) {
            // 只有第一个元素，或者比较第一个和第二个哪个更接近
            if (zqrlBList.size() > 1) {
                BigDecimal diff1 = rz.subtract(zqrlBList.get(0).getZ()).abs();
                BigDecimal diff2 = rz.subtract(zqrlBList.get(1).getZ()).abs();
                closestIndex = diff1.compareTo(diff2) <= 0 ? 0 : 1;
            }
            //TODO 这里找到最接近的值后，仍然要通过公式，计算出真正的流量
            return zqrlBList.get(closestIndex).getQ();
        }

        if (l == zqrlBList.size() - 1) {
            // 只有最后一个元素，或者比较最后两个哪个更接近
            if (zqrlBList.size() > 1) {
                BigDecimal diff1 = rz.subtract(zqrlBList.get(l - 1).getZ()).abs();
                BigDecimal diff2 = rz.subtract(zqrlBList.get(l).getZ()).abs();
                closestIndex = diff1.compareTo(diff2) <= 0 ? l - 1 : l;
            }
            //TODO 这里找到最接近的值后，仍然要通过公式，计算出真正的流量
            return zqrlBList.get(closestIndex).getQ();
        }

        // 正常情况：比较前一个、当前、后一个三个值，找到最接近的
        BigDecimal preVal = zqrlBList.get(l - 1).getZ();
        BigDecimal curVal = zqrlBList.get(l).getZ();
        BigDecimal nextVal = zqrlBList.get(l + 1).getZ();

        //计算他们与目标的插值
        BigDecimal diffPre = rz.subtract(preVal).abs();
        BigDecimal diffCur = rz.subtract(curVal).abs();
        BigDecimal diffNext = rz.subtract(nextVal).abs();

        // 找到最小的差值
        if (diffPre.compareTo(diffCur) <= 0 && diffPre.compareTo(diffNext) <= 0) {
            closestIndex = l - 1;
        } else if (diffCur.compareTo(diffPre) <= 0 && diffCur.compareTo(diffNext) <= 0) {
            closestIndex = l;
        } else {
            closestIndex = l + 1;
        }

        //TODO 这里找到最接近的值后，仍然要通过公式，计算出真正的流量

        return zqrlBList.get(closestIndex).getQ();
    }

    /**
     * 计算累计溢洪量
     * @param complexList
     * @return
     */
    public BigDecimal getFlowQSum(List<RsvrComplexVo> complexList) {
        BigDecimal sum = BigDecimal.ZERO;
        for (int i = 0; i < complexList.size(); i++) {
            RsvrComplexVo current = complexList.get(i);
            if (i == 0) {
                // 第一条数据，累计量为0
                sum = BigDecimal.ZERO;
            } else {
                RsvrComplexVo previous = complexList.get(i - 1);

                // 计算时间间隔（秒）
                long timeDiffSeconds = Duration.between(previous.getTm().toInstant(),
                        current.getTm().toInstant()).getSeconds();

                if (timeDiffSeconds > 0) {
                    // 使用梯形法则计算这段时间内的溢洪量：(上一个流量 + 当前流量) / 2 * 时间间隔
                    BigDecimal avgFlow = previous.getSv().add(current.getSv())
                            .divide(BigDecimal.valueOf(2), 10, RoundingMode.HALF_UP);
                    BigDecimal increment = avgFlow.multiply(BigDecimal.valueOf(timeDiffSeconds));
                    sum = sum.add(increment);
                }
            }
        }
        return sum;
    }
}