import java.util.Scanner;
import java.text.DecimalFormat;
/**
 * Hauptklasse des Projekts
 */
public class Rechenmaschine {

    public static void main(String[] args) {
        new Rechenmaschine();
    }

    private List<Token> tokenlist;

    private String fehler;

    private double result;

    private int klammern;

    public Rechenmaschine() {
        tokenlist = new List<>();

        Scanner input = new Scanner(System.in);
        System.out.println("Gib einen Term ein und bestätige mit ENTER: ");
        String eingabe = input.nextLine();
        input.close();

        if( !scanne(eingabe) ) {
            System.out.println("Fehler bei der lexikalischen Analyse:");
            System.out.println(fehler);
            return;
        }

        if( !parse() ) {
            System.out.println("Fehler bei der syntaktischen Analyse:");
            System.out.println(fehler);
            return;
        }

        if( !analyse() ) {
            System.out.println("Fehler bei der semantischen Analyse:");
            System.out.println(fehler);
            return;
        }

        run();

    }

    public boolean scanne( String pEingabe ) {
        char[] eingabe = pEingabe.toCharArray();
        klammern = 0;
        int state = 0;
        StringBuilder currentToken = new StringBuilder();
        for(char buchstabe: eingabe){
            switch(state){
                case 0:
                    switch (buchstabe) {
                        case '0' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 1;
                        }
                        case '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 2;
                        }
                        case '.' -> {
                            System.out.println("Am anfang des Termes kann kein . stehen.");
                            return false;
                        }
                        case '+', '-', '*', '/' -> {
                            System.out.println("Der Term darf nicht mir mit dem Operator " + buchstabe + " beginnen.");
                            return false;
                        }
                        case '(' -> {
                            tokenlist.append(new Token("PARANTHESES",Character.toString(buchstabe)));
                            state = 6;
                            klammern++;
                        }
                        case ')' -> {
                            System.out.println("Der Term darf nicht mit ) beginnen");
                            return false;
                        }
                        default -> {
                            System.out.println("Der Buchstabe " + buchstabe + " ist nicht in der Sprache vorhanden.");
                            return false;
                        }
                    }
                    break;
                case 1:
                    switch (buchstabe) {
                        case '0','1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' -> {
                            System.out.println("Wenn eine 0 am anfang eines Operands ist, muss ein . folgen.");
                            return false;
                        }
                        case '.' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 3;
                        }
                        case '+', '-', '*', '/' -> {
                            tokenlist.append(new Token("OPERAND", currentToken.toString()));
                            currentToken = new StringBuilder();
                            tokenlist.append(new Token("OPERATOR", Character.toString(buchstabe)));
                            state = 5;
                        }
                        case ')' -> {
                            tokenlist.append(new Token("OPERAND",currentToken.toString()));
                            currentToken = new StringBuilder();
                            tokenlist.append(new Token("PARANTHESES",")"));
                            state = 7;
                            klammern--;
                        }
                        case '(' -> {
                            System.out.println("Mach einem Operand darf nicht unmittelbar ein ( folgen");
                            return false;
                        }
                        default -> {
                            System.out.println("Der Buchstabe " + buchstabe + " ist nicht in der Sprache vorhanden.");
                            return false;
                        }
                    }
                    break;
                case 2:
                    switch (buchstabe) {
                        case '.' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 3;
                        }
                        case '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 2;
                        }
                        case '+', '-', '*', '/' -> {
                            tokenlist.append(new Token("OPERAND", currentToken.toString()));
                            currentToken = new StringBuilder();
                            tokenlist.append(new Token("OPERATOR", Character.toString(buchstabe)));
                            state = 5;
                        }
                        case ')' -> {
                            tokenlist.append(new Token("OPERAND",currentToken.toString()));
                            currentToken = new StringBuilder();
                            tokenlist.append(new Token("PARANTHESES",")"));
                            state = 7;
                            klammern--;
                        }
                        case '(' -> {
                            System.out.println("Nach einem Operand darf nicht unmittelbar ein ( folgen.");
                            return false;
                        }
                        default -> {
                            System.out.println("Der Buchstabe " + buchstabe + " ist nicht in der Sprache vorhanden.");
                            return false;
                        }
                    }
                    break;
                case 3:
                    switch (buchstabe) {
                        case '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 4;
                        }
                        case '+', '-', '*', '/', '(', ')' -> {
                            System.out.println("Nach einem . darf kein Rechenoperator, oder eine Klammer folgen");
                            return false;
                        }
                    }
                    break;
                case 4:
                    switch (buchstabe) {
                        case '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 4;
                        }
                        case '+', '-', '*', '/' -> {
                            tokenlist.append(new Token("OPERAND", currentToken.toString()));
                            currentToken = new StringBuilder();
                            tokenlist.append(new Token("OPERATOR", Character.toString(buchstabe)));
                            state = 5;
                        }
                        case '.' -> {
                            System.out.println("Eine Dezimalzahl kann nur ein . haben.");
                            return false;
                        }
                        case ')' -> {
                            tokenlist.append(new Token("OPERAND",currentToken.toString()));
                            currentToken = new StringBuilder();
                            tokenlist.append(new Token("PARANTHESES",Character.toString(buchstabe)));
                            state = 7;
                            klammern--;
                        }
                        case '(' -> {
                            System.out.println("Nach einem Operand darf nicht unmittelbar ein ( folgen.");
                            return false;
                        }
                        default -> {
                            System.out.println("Der Buchstabe " + buchstabe + " ist nicht in der Sprache vorhanden.");
                            return false;
                        }
                    }
                    break;
                case 5:
                    switch (buchstabe) {
                        case '0' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 1;
                        }
                        case '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 2;
                        }
                        case '.' -> {
                            System.out.println("Nach einem Operator kann kein . stehen.");
                            return false;
                        }
                        case '+', '-', '*', '/' -> {
                            System.out.println("Nach einem Operator darf nicht direkt ein weiterer Operator folgen.");
                            return false;
                        }
                        case '(' -> {
                            tokenlist.append(new Token("PARANTHESES","("));
                            state = 6;
                            klammern++;
                        }
                        case ')' -> {
                            System.out.println("Nach einem Operator darf kein ) folgen.");
                            return false;
                        }
                        default -> {
                            System.out.println("Der Buchstabe " + buchstabe + " ist nicht in der Sprache vorhanden.");
                            return false;
                        }
                    }
                    break;
                case 6:
                    switch(buchstabe) {
                        case '0' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 1;
                        }
                        case '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9' -> {
                            currentToken.append(buchstabe);
                            state = 2;
                        }
                        case '+', '-', '*', '/' -> {
                            System.out.println("Unmittelbar nach ( darf kein Operator oder ) folgen.");
                            return false;
                        }
                        case '(' -> {
                            tokenlist.append(new Token("PARANTHESES",Character.toString(buchstabe)));
                            klammern++;
                        }
                        default -> {
                            System.out.println("Der Buchstabe " + buchstabe + " ist nicht in der Sprache vorhanden.");
                            return false;
                        }
                    }
                    break;
                case 7:
                    switch(buchstabe) {
                        case '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '(' -> {
                            System.out.println("Nach ) muss ein Operator folgen");
                            return false;
                        }
                        case '+', '-', '*', '/' -> {
                            tokenlist.append(new Token("OPERATOR",Character.toString(buchstabe)));
                            state = 5;
                        }
                        case ')' -> {
                            tokenlist.append(new Token("PARANTHESES",Character.toString(buchstabe)));
                            klammern--;
                        }
                        default -> {
                            System.out.println("Der Buchstabe " + buchstabe + " ist nicht in der Sprache vorhanden.");
                            return false;
                        }
                    }
                    break;
            }
        }

        if( state == 5 ) {
            fehler = "Fehler im Wort " +pEingabe+ ":\nDas Wort darf nicht mit einem Operator enden!";
            return false;
        } else if (state == 3){
            fehler = "Fehler im Wort " +pEingabe+ ":\nDas Wort darf nicht mit einem . enden!";
            return false;
        } else if (state ==6){
            fehler = "Fehler im Wort " +pEingabe+ ":\nDas Wort darf nicht mit ( enden!";
            return false;
        } else if (klammern !=0){
            fehler = "Fehler im Wort " +pEingabe+ ":\nIm wort müssen alle Klammern geschlossen sein!";
            return false;
        } else {
            tokenlist.toLast();

            if (tokenlist.hasAccess()) {
                if (!tokenlist.getContent().getToken().equals(")")) {
                    tokenlist.append(new Token("OPERAND", currentToken.toString()));
                }
            } else {
                tokenlist.append(new Token("OPERAND", currentToken.toString()));
            }
            return true;
        }
    }

    public boolean parse() {

        int state = 0;

        tokenlist.toFirst();
        while( tokenlist.hasAccess() ) {
            Token currentToken = tokenlist.getContent();

            switch( state ) {
                case 0:
                    if( currentToken.getType().equals("OPERATOR") ) {
                        fehler = "Rechenterm darf nicht mit einem Operator starten!";
                        return false;
                    } else if( currentToken.getType().equals("OPERAND") ) {
                        state = 1;
                        break;
                    } else if( currentToken.getToken().equals("(")){
                        state = 0;
                        break;
                    } else if( currentToken.getToken().equals(")")){
                        state = 1;
                        break;
                    } else {
                        fehler = "Unbekanntes Token: "+currentToken.getType();
                        return false;
                    }



                case 1:
                    if( currentToken.getType().equals("OPERATOR") ) {
                        state = 0;
                        break;
                    } else if( currentToken.getType().equals("OPERAND") ) {
                        fehler = "Auf einen Operanden darf kein Operand folgen!";
                        return false;
                    } else if( currentToken.getToken().equals("(") ) {
                        fehler = "Auf einen Operanden kann kein ( folgen";
                        return false;
                    } else if( currentToken.getToken().equals(")")) {
                        state = 1;
                    } else {
                        fehler = "Unbekanntes Token: "+currentToken.getType();
                        return false;
                    }

            }

            tokenlist.next();
        }

        if( state == 0 ) {
            fehler = "Ein Rechenterm darf nicht auf einen Operator enden!";
            return false;
        } else {
            return true;
        }
    }

    public boolean analyse() {
        tokenlist.toFirst();
        while(tokenlist.hasAccess()){
            if(tokenlist.getContent().getToken().equals("/")){
                tokenlist.next();
                if(tokenlist.getContent().getToken().equals("0")){
                    fehler = "Es kann nicht durch 0 geteilt werden.";
                    return false;
                }
            }
            tokenlist.next();
        }
        return true;
    }

    private void punktVorStrich(List<Token>pList){
        pList.toFirst();
        while(pList.hasAccess()){
            if(pList.getContent().getToken().equals("*")){
                pList.remove();
                Double faktor1 = Double.parseDouble(pList.getContent().getToken());

                pList.current=pList.getPrevious(pList.current);
                Double faktor2 = Double.parseDouble(pList.getContent().getToken());

                pList.remove();

                pList.getContent().setToken(String.valueOf(faktor2*faktor1));
            } else if(pList.getContent().getToken().equals("/")){
                pList.remove();

                Double divisor = Double.parseDouble(pList.getContent().getToken());

                //Previous Token muss gelöscht werden, tokenlist.getContent != null ist,
                // wenn der 2. Token am ende des Termes ist.
                pList.current=pList.getPrevious(pList.current);
                Double dividend = Double.parseDouble(pList.getContent().getToken());

                pList.remove();

                pList.getContent().setToken(String.valueOf(dividend/divisor));
            }
            pList.next();
        }
    }

    private void klammerRegel(List<Token>pList){
        List<Token> newTokenlist= new List<Token>();
        pList.toFirst();
        double berechnet;
        //Durchlaufe die Tokenliste
        while(pList.hasAccess()){
            // Token gleich ( dann entferne ihn
            if(pList.getContent().getToken().equals("(")) {
                pList.remove();
                //anschließend durchlaufe solange, bis auf ) gestoßen wird
                while (!pList.getContent().getToken().equals(")")) {


                    //wenn noch nicht am ende der tokenliste
                    if (pList.hasAccess()) {
                        //wenn ( erneutvorkommt
                        if (pList.getContent().getToken().equals("(")) {
                            // rufe die methode mehrereKlammern auf und speicher das ergebnis als neues Token in newTokenlist
                            berechnet = mehrereKlammern(pList);
                            newTokenlist.append(new Token("OPERAND", String.valueOf(berechnet)));
                        }
                        //wenn der Token nicht ) ist dann soll dieser in newTokenlist eingefügt werden und anschließend entfernt werden
                        if (!pList.getContent().getToken().equals(")")) {
                            newTokenlist.append(pList.getContent());
                            pList.remove();
                        }
                    }
                }
                //wenn auf ) gestoßen wurde, soll ) entfernt werden
                pList.remove();
                //newTokenlist wird ausgerechnet
                berechnet = berechne(newTokenlist);
                //und in die Tokenliste eingefügt
                if (pList.hasAccess()) {
                    pList.insert(new Token("OPERAND", String.valueOf(berechnet)));
                } else {
                    pList.append(new Token("OPERAND", String.valueOf(berechnet)));
                }
                newTokenlist = new List<Token>();
                //hier wurde nun 1 klammer gelöst
            }
            //wenn die liste noch nicht zu ende ist, soll das nächste Element geprüft werden
            pList.next();
        }
    }
    private double mehrereKlammern(List<Token>pList){
        List<Token> newTokenlist= new List<Token>();
        double berechnet=0;
            //wenn current ( ist
            if(pList.getContent().getToken().equals("(")){
                //wird es entfernt
                pList.remove();
                //anschließend wird die übergebene tokenliste solange durchlaufen, bis ) auftritt
                while(!pList.getContent().getToken().equals(")")){



                    if(pList.hasAccess()) {
                        //wenn current ( ist dann wird diese methode nochmal ab current ausgeführt und anschließend
                        // das ergebnis in newTokenlist eingefügt
                        if (pList.getContent().getToken().equals("(") ) {
                            berechnet = mehrereKlammern(pList);
                            newTokenlist.append(new Token("OPERAND",String.valueOf(berechnet)));
                        }
                        // wenn current nich ) ist, dann wird es in newTokenlist gespeichert und aus der tokenliste entfernt
                        if (!pList.getContent().getToken().equals(")")) {
                            newTokenlist.append(pList.getContent());
                            pList.remove();
                        }
                    }
                }
                //wenn ) auftritt dann wird es entfernt und anschließend wird die berechnung von newTokenlist rückgegeben.
                pList.remove();
                berechnet = berechne(newTokenlist);
            }
        return berechnet;


    }

    private double berechne(List<Token> pList){
        double result1 = 0;
        punktVorStrich(pList);
        pList.toFirst();
        String previous="";
        while( pList.hasAccess() ) {
            Token currentToken = pList.getContent();
            if(currentToken.getType().equals("OPERATOR")){
                previous=currentToken.getToken();
            }
            if( currentToken.getType().equals("OPERAND") ) {
                switch (previous) {
                    case "+", "" -> result1 += Double.parseDouble(currentToken.getToken());
                    case "-" -> result1 -= Double.parseDouble(currentToken.getToken());
                }
            }
            pList.next();
        }
        return result1;
    }

    public void run() {
        klammerRegel(tokenlist);
        punktVorStrich(tokenlist);
        double result=berechne(tokenlist);
        DecimalFormat format = new DecimalFormat("#,##0.####");
        String resultString=format.format(result);
        System.out.println("Ergebnis der Ausführung: " + resultString);
    }

}