#lang racket
(require eopl)
(require racket/string); string-trim
#|--------------------INTEGRANTES---------------------------
 Diana Sofía Navas   1629571
 Luis David Restrepo 1427086
 Walter Santacruz    1630645
 Víctor Vargas       1842274
 ----------------------------------------------------------|#


(define lexical-spec
'((white-sp (whitespace) skip)
  (comment ("#" (arbno (not #\newline))) skip)
  (identifier ((arbno "@") letter (arbno (or letter digit "_" "?" "=" ))) symbol)
  (number (digit (arbno digit)) number)
  (number ("-" digit (arbno digit)) number)
  (text ("\"" (or letter whitespace)
              (arbno (or letter digit whitespace ":" "?" "=" "'")) "\"") string)
  )
)

(define grammar-spec
  '( ;;Representa un programa de ruby
     (ruby-program ("ruby" exp-batch "end") a-program)
     ;; Parte 2: Ruby con objetos
     ;; cambiar a: (ruby-program ("ruby" (arbno class-decl) exp-batch "end") a-program)

     ;;Exp-batch: Representa una cerradura de expresiones
     (exp-batch (expression (arbno expression)) a-batch)

     ;;Expresión:
     (expression (simple-exp) a-simple-exp)
     ;Declare-exp: al menos uno o más identificadores (deben inicializarse en 'nil)
     (expression ("declare" identifier (arbno "," identifier) ";") declare-exp)
     ;Puts-exp: al menos un valor compuesto para imprimir
     (expression ("puts" (separated-list comp-value ",") ";") puts-exp)

     (expression ("if" comp-value (arbno "then") exp-batch
                       (arbno "elsif" comp-value (arbno "then") exp-batch)
                       (arbno "else" exp-batch) "end") if-exp)

     (expression ("unless" comp-value (arbno "then")
                           exp-batch
                           (arbno "else" exp-batch) "end") unless-exp)

     (expression ("while" comp-value (arbno "do") exp-batch "end") while-exp)
     (expression ("until" comp-value (arbno "do") exp-batch "end") until-exp)

     (expression ("for" identifier "in" comp-value (arbno "do") exp-batch "end") for-exp)

     (expression ("def" identifier "(" (separated-list identifier ",") ")"
                  exp-batch
                  "end") function-exp)
     (expression ("return" comp-value ";") return-exp)

     ;;Expresión simple
     (simple-exp (simple-value complement ";") val-exp)

     ;;Complemento
     (complement ("=" comp-value calls) assign)
     (complement (assign-op comp-value calls) assign-and)
     (complement (calls) comp-calls)

     ;;Calls
     ;; 0 o muchas llamadas
     (calls ((arbno call)) some-calls)

     ;;Call
     (call (arguments) arguments-call)
     ;; (call ("." identifier arguments) a-method-call) ;; Parte 2: Ruby con Objetos

     ;;Argumentos
     ;; llamar una función puede tener 0 argumentos o muchos
     (arguments ("(" (separated-list comp-value ",") ")") some-arguments)
     ;; almenos 1 argumento para llamar acceder a un elemento en un arreglo
     ;; máximo 2, ejemplo: a=[1,2,3]; a[1] #output 2; a[1,2] #output [2,3];
     ;;                    a[1,2,3] #output Error
     (arguments ("[" comp-value (arbno "," comp-value) "]") arr-arguments)

     ;;Valores compuestos
     (comp-value (value) a-value)
     (comp-value (un-op comp-value) unop-value)

     (value (simple-value) a-s-val)
     (value ("(" comp-value val-compl ")") compl-val)

     ;;Complemento para valores
     ;; llamadas a un valor:
     ;; Ejemplo: sirve para ("hola"+(mundo())) donde mundo() retorna "mundo"
     (val-compl (calls) val-call)
     ;; operacion inorden con otro valor
     (val-compl (bin-op comp-value) binop-val)

     ;; Valores simples
     (simple-value (identifier) id-val)
     (simple-value (number) int-val)
     (simple-value (text) str-val) ;; recordar hacer string-trim cuando se evalue
     (simple-value ("true") true-val)
     (simple-value ("false") false-val)
     (simple-value ("nil") nil-val)
     ;; arreglo con 0 o muchos valores
     (simple-value ("["(separated-list comp-value ",")"]") arr-val)

     ;;Operacion Inorden
     (bin-op ("+") add)
     (bin-op ("-") diff)
     (bin-op ("*") mult)
     (bin-op ("/") div)
     (bin-op ("%") mod)
     (bin-op ("**") pow)
     (bin-op (">") great)
     (bin-op (">=") great-eq)
     (bin-op ("<") less)
     (bin-op ("<=") less-eq)
     (bin-op ("==") equal)
     (bin-op ("!=") not-equal)
     (bin-op ("and") and-op)
     (bin-op ("&&") and-op)
     (bin-op ("or") or-op)
     (bin-op ("||") or-op)
     ;;Rangos:
     ;; Solo admite 2 argumentos, no se puede operar más de 1 vez
     ;;Inclusivo: va hasta el limite superior
     (bin-op ("..") in-range)
     ;;Exclusivo: va hasta un step antes del limite superior
     (bin-op ("...") ex-range)
     ;; Ejemplo: (1..5) => (1 2 3 4 5)
     ;; Ejemplo: (1...5) => (1 2 3 4)
     ;; Ejemplo: ((1..5) .. 6) => Error
     (bin-op ("step") st-range)
     ;; Ejemplo: ((1..5) step 2) => (1 3 5)
     ;; Ejemplo: ((1..5) step -1) => Error
     ;; Ejemplo: ((-1..-5) step -2) => (-1 -3 -5)
     ;; Ejemplo: ((1..-5) step 2) => Error

     ;;Operación asignación
     (assign-op ("+=") add-eq)
     (assign-op ("-=") diff-eq)
     (assign-op ("*=") mult-eq)
     (assign-op ("/=") div-eq)
     (assign-op ("**=") pow-eq)

     ;;Operación unitaria
     (un-op ("not") not-op)
     (un-op ("!") not-op)

     ;;##############################################
     ;; Parte 2: Ruby con objetos
     ;(class-decl ("class" identifier
     ;                     (arbno "<" identifier)
     ;                     "attr" (separated-list ":" identifier ",") ";"
     ;                     (arbno method-decl) "end") a-class-decl)

     ;(method-decl ("def" identifier "(" (separated-list identifier ",") ")"
     ;             exp-batch
     ;             "end") a-method-decl)

  )
)

;Construidos automáticamente:
(sllgen:make-define-datatypes lexical-spec grammar-spec)

(define show-the-datatypes
  (lambda () (sllgen:list-define-datatypes lexical-spec grammar-spec)))

;*******************************************************************************************
;Parser, Scanner, Interfaz

;El FrontEnd (Análisis léxico (scanner) y sintáctico (parser) integrados)

(define scan&parse
  (sllgen:make-string-parser lexical-spec grammar-spec))

;El Analizador Léxico (Scanner)

(define scan
  (sllgen:make-string-scanner lexical-spec grammar-spec))

;El Interpretador (FrontEnd + Evaluación + señal para lectura )

(define interpretador
  (sllgen:make-rep-loop  "--> "
    (lambda (pgm) (eval-program pgm))
    (sllgen:make-stream-parser
      lexical-spec
      grammar-spec)))

;*******************************************************************************************
;*******************************************************************************************
;Procedimientos
(define-datatype procval procval?
  (closure
   (ids (list-of symbol?))
   (body exp-batch?)
   (env environment?)
   ))

;apply-procedure: evalua el cuerpo de un procedimientos en el ambiente extendido correspondiente
(define apply-procedure
  (lambda (proc args env)
    (cases procval proc
      (closure (ids body env)
               ; |Evaluar el cuerpo de una función
;;quitar '
               '(eval-exp-batch body (extend-env ids args env))
               )
      )
    )
  )
;*******************************************************************************************

(define (eval-program pgm)
  (cases ruby-program pgm
    (a-program (a-batch) (eval-exp-batch a-batch (empty-env)))
    )
  )

(define (eval-exp-batch batch env)
  (cases exp-batch batch
    (a-batch (exp exps) (eval-expressions exp exps env))
    )
  )

(define (eval-expressions exp exps env)
  (let loop ((acc (eval-expression exp env))
                             (exps exps))
                    (if (null? exps)
                        (if (void? acc) (begin (display "=> ") 'nil) acc)
                        (loop (eval-expression (car exps)
                                               env)
                              (cdr exps)))))

(define (eval-expression exp exps env)
  (cases expression exp
    (a-simple-exp (simple-exp) (eval-simple-exp simple-exp env))
    (declare-exp (id ids) (extend-env (cons id ids) (map (lambda (x) 'nil) (cons id ids)) env))
    (puts-exp (vals)
              (for-each (lambda (arg)
                          (pretty-display arg))
                        (map (lambda(x) (eval-comp-value x env)) vals)))
    ;---->Creo que empezaría así
    ;(declare-exp (identifier identifiers) exps)
    ;if-exp
    ;unless-exp
    ;while-exp
    ;until-exp
    ;for-exp
    ;function-exp
    ;return-exp
    (else "TO DO")))



#|Función que me sirve para sacar una id de una estructura simple|#
(define (regresar ids)
  (cases simple-value ids
    (id-val (identifier) (list identifier))
    (else "TO DO")))

(define (asignar exps ids args env)
  (if (equal? exps '())'() (eval-expressions (car exps) (cdr exps) (extend-env ids args env))))

(define (eval-simple-exp s-exp env)
  (cases simple-exp s-exp
    (val-exp (simple-value complement) (apply-complement simple-value complement env))))

(define eval-complement-ass
  (lambda (comp-value calls env)
    (cond
      ((is-comp-calls-empty calls env) (eval-comp-value comp-value env))
      (else "TODO-handle proc calls"))))

(define (is-comp-calls-empty cls env)
  (cases calls cls
    (some-calls (cls) (empty? cls))
    (else "")))


(define (apply-complement s-val compl env)
  (cases complement compl
    (assign (comp-value calls)
            (let ((id (apply-env-ref env s-val)) (val (eval-complement-ass comp-value calls)))
              (begin
                (setref! id val)
                val)))

;-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
#|Lo que hacemos aquí es:
  1) args = lista(lo-que-vale-mi-id  lo-que-vale-mi-comp-value)
  2) ids  = lista(id)
  3) evaluar el resto de expresiones con base en un nuevo ambiente extendido que contiene ids args y el env-0|#
    (assign-and (assign-op comp-value calls)
                (let((args(list(apply-assign assign-op(append (list(eval-simple-value s-val env))
                                                              (list(eval-comp-value comp-value env))))))
                     (ids (regresar s-val)))
                  (asignar ids args env)))
;-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    (comp-calls (calls)
#|Lo que hacemos aquí es que la estructura de tipo comp-calls devuelva s-val (que es la id) evaluada
  en el ambiente extendido (recordemos que es extendido gracias al assign). Al retornar la id evaluada en el ambiente,
la convierto en lista y la concateno con la llamada de eval-expressions pero esta vez con el resto del cuerpo o
expresiones que tengo, no sin antes, estar seguros a través de un if, que mi variable exps no esté vacía.|#
                (append
                   (list(eval-simple-value s-val env))
                  (if (equal? 'exps '())'()(eval-expressions (car '(exps)) (cdr '(exps)) env))))));--->No sé para qué es calls
;----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(define (eval-comp-value c-value env)
  (cases comp-value c-value
    (a-value (value) (eval-value value env))
    (unop-value (un-op comp-value) (eval-un-op (eval-comp-value comp-value env)))))

(define eval-un-op
  (lambda (val)
    (cond
      ((eqv? val "true") "false")
      ((eqv? val "false") "true")
      (else (eopl:error 'eval-un-op "Not a bool")))))

; eval-value a-value env => (cases value a-value (simple-val ...) (compl-val ...))
;   evalúa un valor, tiene 2 casos:
;     1) un valor simple que se evaluaría con eval-simple-value
;     2) un valor con complemento, se llama eval-val-compl con c-val evaluado y
;        a-val-compl (c-val es un comp-value, a-val-compl es un val-compl)
(define (eval-value a-value env)
  (cases value a-value
    (a-s-val (simple-value)(eval-simple-value simple-value env))
    (compl-val (comp-value val-compl) (eval-val-compl (eval-comp-value comp-value env) val-compl env))))

; eval-val-compl a-val a-val-compl env => (cases val-compl a-val-compl (val-call ...) (binop-val ...))
;  evalúa un complemento sobre un c-val, tiene 2 casos:
;    1) val-call(some-calls) entonces se tienen que aplicar los argumentos
;    2) binop-val(binop c-val) entonces se aplica una bin-op entre a-val y la evaluacion
;       de c-val (c-val es un comp-value)

(define (eval-val-compl a-val a-val-compl env)
  (cases val-compl a-val-compl
    (val-call (calls) a-val-compl) ;---->No sé qué hacer aquí
    (binop-val (bin-op comp-value) (apply-op bin-op (reverse(list (eval-comp-value comp-value env) a-val))))))

; eval-simple-value s-val env (cases simple-value s-val (id-val ...) (num-val ...) (true-val ...))
;   evalúa un valor simple, comprende los casos desde id-val hasta arr-val
;   para el caso de id-val se debe hacer apply-env

(define (eval-simple-value s-val env)
  (cases simple-value s-val
    (id-val  (identifier)(apply-env env identifier))
    (int-val (number) number)
    (str-val (text) text)
    (true-val  () "true")
    (false-val () "false")
    (nil-val   () "nil")
    (arr-val   (comp-value) (map (lambda (x) (eval-comp-value x env)) comp-value))))

(define (apply-op op args)
  (cases bin-op op
     (add ()  (operacion args 'suma))
     (diff () (- (car args) (cadr args)))
     (mult () (operacion args 'mult))
     (div () (/ (car args) (cadr args)))
     (mod () (mod (car args) (cadr args)))
     (pow ()(potencia (car args) (cadr args)))
     (great () (> (car args) (cadr args)))
     (great-eq () (>= (car args) (cadr args)))
     (less () (< (car args) (cadr args)))
     (less-eq () (<= (car args) (cadr args)))
     (equal () (equal? (car args) (cadr args)))
     (not-equal () (not(equal? (car args) (cadr args))))
     (and-op () (and (car args) (cadr args)))
     (or-op () (or (car args) (cadr args)))
     (in-range () (rango (car args) (cadr args) 'in))
     (ex-range () (rango (car args) (cadr args) 'ex))
     (st-range () "#<void>")));---->No sé qué debería retornar esto

(define (apply-assign op args)
  (cases assign-op op
    (add-eq   ()   (+(car args) (cadr args)))
     (diff-eq ()   (-(car args) (cadr args)))
     (mult-eq ()   (*(car args) (cadr args)))
     (div-eq  ()   (/(car args) (cadr args)))
     (pow-eq  ()   (potencia(car args) (cadr args)))))




#|FUNCION AUXILIAR PARA EX-RANGE Y ST-RANGE|#
(define (rango origen destino sym)
  (cond
    [(not(or(number? origen) (number? destino))) "Error"]
    [(equal? sym 'in) (inclu origen destino 0)]
    [(equal? sym 'ex) (exclu origen destino 0)]))

#|La función inclu crea una lista desde origen hasta destino que va de uno en uno|#
(define (inclu origen destino acc)
  (cond
   [(or (not (number? origen)) (not (number? destino))) "Error"]
   [(= acc destino) empty]
   [(= destino 1) (list origen)]
   [else (append (list origen) (inclu (+ origen 1) destino (+ acc 1)))]))

#|La función inclu crea una lista desde origen hasta destino menos uno, que va de uno en uno|#
(define (exclu origen destino acc)
  (cond
   [(or (not (number? origen)) (not (number? destino))) "Error"]
   [(= acc (- destino 1)) empty]
   [(= destino 1) (list origen)]
   [else (append (list origen) (exclu (+ origen 1) destino (+ acc 1)))]))

#|La función potencia elevan una base a la n potencia|#
(define (potencia base n)
  (cond
    [(= n 1) base]
    [(= n 0) 1]
    [else (* base (potencia base (- n 1)))]))

#|Función que opera seguún el tipo de dato que contenga la lista|#
(define (operacion lista sys)
  (cond
    [(equal? lista '()) "Error"]
    #|Si mi lista de args son puras cadenas entonces sé que su suma equivale a concatenar ambos|#
    [(and (string? (car lista)) (string? (cadr lista)) (eq? sys 'suma))

     ;---AQUÍ LO QUE HAGO ES LIMPIAR MI CADENA DE ESTO: #\"
     (list->string(eliminar(string->list
     (string-append (car lista) (cadr lista)))))]
    ;---------------------------------------------------
#|Si el simbolo es 'mult tengo que verificar que almenos uno de los elemenos sea un número para saber
cuantas veces repetir mi cadena|#
    [(or
      (and (string? (car lista)) (number? (cadr lista)) (eq? sys 'mult))
      (and (number? (car lista)) (string? (cadr lista)) (eq? sys 'mult)))

     ;---AQUÍ LO QUE HAGO ES LIMPIAR MI CADENA DE ESTO: #\"
      (list->string(eliminar(string->list(mul (cadr lista) (car lista)))))]
    ;---------------------------------------------------

    #|Si no se cumple que almenos uno sea cadena entonces hay que verificar si ambos son números. Así,
ya se trate de una suma o una multiplicación, los puedo operar de manera común y corriente|#
    [(and (number? (car lista)) (number? (cadr lista)))
             (if (eq? sys 'suma) (+ (car lista) (cadr lista))
                                 (* (car lista) (cadr lista)))]
    #|Si no cumple ninguna, entonces se trata de un arreglo y debo usar funciones auxiliares|#
    [else (if (eq? sys 'suma)(operar (car lista) (cadr lista))
             (duplicar (car lista) (cadr lista)))
     ]))

#|Duplica el contenido de una lista n veces|#
(define (duplicar lista n)
  (cond
    [(eq? '() lista) '()]
    [(= n 0)'()]
    [else (append lista (duplicar lista (- n 1)))]))

#|Suma dos arreglos teniendo en cuenta la manera en que son recibidos|#
(define (operar lista1 lista2)
  (cond
    [(and (equal? lista1 '()) (equal? lista2 '())) '()]
    [(append (list (+ (car lista1)
                      (car lista2)))
             (operar (cdr lista1)
                     (cdr lista2)))]))

#|MULTIPLICAR CADENAS|#
#|Esta función crea una sola cadena que realmente es una cadena repetida n veces|#
(define (mul cadena n)
  (cond
    [(= n 0) ""]
    [(string-append cadena (mul cadena (- n 1)))]))

#|ELIMINAR DIAGONALES DEL TEXTO|#
#|dado a que las cadenas son acompañadas por un #\" entonces hago esta función para eliminarlas y devolver una
cadena más limpia|#
(define (eliminar lista)
  (cond
    [(eq? '() lista)'()]
    [(eq? (car lista) #\")(append (eliminar (cdr lista)))]
    [else (append (list(car lista)) (eliminar (cdr lista)))]))
;*******************************************************************************************
;Referencias
(define-datatype reference reference?
  (a-ref (position integer?)
         (vec vector?)))

(define deref
  (lambda (ref)
    (primitive-deref ref)))

(define primitive-deref
  (lambda (ref)
    (cases reference ref
      (a-ref (pos vec)
             (vector-ref vec pos)))))

(define setref!
  (lambda (ref val)
    (primitive-setref! ref val)))

(define primitive-setref!
  (lambda (ref val)
    (cases reference ref
      (a-ref (pos vec)
             (vector-set! vec pos val)))))

;*******************************************************************************************
;*******************************************************************************************
;Ambientes

;definición del tipo de dato ambiente
(define-datatype environment environment?
  (empty-env-record)
  (extended-env-record
   (syms (list-of symbol?))
   (vec  vector?)
   (env environment?)))

(define scheme-value? (lambda (v) #t))

;empty-env:      -> enviroment
;función que crea un ambiente vacío
(define empty-env
  (lambda ()
    (empty-env-record)))       ;llamado al constructor de ambiente vacío


;extend-env: <list-of symbols> <list-of numbers> enviroment -> enviroment
;función que crea un ambiente extendido
(define extend-env
  (lambda (syms vals env)
    (extended-env-record syms (list->vector vals) env)))

;extend-env-recursively: <list-of symbols> <list-of <list-of symbols>> <list-of expressions> environment -> environment
;función que crea un ambiente extendido para procedimientos recursivos
(define extend-env-recursively
  (lambda (proc-names idss bodies old-env)
    (let ((len (length proc-names)))
      (let ((vec (make-vector len)))
        (let ((env (extended-env-record proc-names vec old-env)))
          (for-each
            (lambda (pos ids body)
              (vector-set! vec pos (closure ids body env)))
            (iota len) idss bodies)
          env)))))

; |Ambiente recursivo para un solo procedimiento

(define (a-recursive-env a-proc-name ids body env)
  (let ((vec (make-vector 1)))
    (let ((env (extended-env-record (list a-proc-name) vec env)))
          (vector-set! vec 0 (closure ids body env))
          env)
    )
  )

;iota: number -> list
;función que retorna una lista de los números desde 0 hasta end
(define iota
  (lambda (end)
    (let loop ((next 0))
      (if (>= next end) '()
        (cons next (loop (+ 1 next)))))))

;función que busca un símbolo en un ambiente
(define apply-env
  (lambda (env sym)
    (deref (apply-env-ref env sym))))

(define apply-env-ref
  (lambda (env sym)
    (cases environment env
      (empty-env-record ()
                        (eopl:error 'empty-env "No binding for ~s" sym))
      (extended-env-record (syms vals env)
                           (let ((pos (rib-find-position sym syms)))
                             (if (number? pos)
                                 (a-ref pos vals)
                                 (apply-env-ref env sym)))))))

;*******************************************************************************************
;*******************************************************************************************
;Ambiente inicial

(define (init-env) (empty-env))
;*******************************************************************************************
;*******************************************************************************************
;Funciones Auxiliares

; funciones auxiliares para encontrar la posición de un símbolo
; en la lista de símbolos de un ambiente

(define rib-find-position
  (lambda (sym los)
    (list-find-position sym los)))

(define list-find-position
  (lambda (sym los)
    (list-index (lambda (sym1) (eqv? sym1 sym)) los)))

(define list-index
  (lambda (pred ls)
    (cond
      ((null? ls) #f)
      ((pred (car ls)) 0)
      (else (let ((list-index-r (list-index pred (cdr ls))))
              (if (number? list-index-r)
                (+ list-index-r 1)
                #f))))))

;*******************************************************************************************
;*******************************************************************************************
;;;Rangos
(define-datatype range range?
  (inclusive (start number?) (end number?) (step number?))
  (exclusive (start number?) (end number?) (step number?))
  )

(define (eval-range a-range)
  (cases range a-range
    (inclusive (start end step) (iota-range start end step))
    (exclusive (start end step) (iota-range start (- end 1) step))
    )
  )

;;Función que retorna una lista dado un inicio, un final, y un incremento
(define iota-range
  (lambda (start end step)
    (cond [(or
            (and (< start end) (> 0 step))
            (and (> start end) (< 0 step)))
           (eopl:error 'Step "bad step")]
          [else
           (let loop ((next start))
             (if (= 0 (abs (- next end)))
                 (list next)
                 (cons next (loop (+ next step)))))]
          )
    ))

; #Ejemplos:
; > (eval-range (inclusive 1 10 1))
; (1 2 3 4 5 6 7 8 9 10)
; > (eval-range (exclusive 1 10 1))
; (1 2 3 4 5 6 7 8 9)
; > (eval-range (inclusive 1 -10 1))
; . . Step: bad step
; > (eval-range (inclusive -1 10 -1))
; . . Step: bad step


;*******************************************************************************************
;*******************************************************************************************
(interpretador)