import pandas as pd
from numpy import ndarray
from sklearn import preprocessing
from sklearn.neighbors import KNeighborsClassifier
from scipy import stats
from sklearn.naive_bayes import GaussianNB
import statistics
from sklearn.metrics import pairwise_distances_argmin_min
import numpy as np
from random import randint
import matplotlib.pyplot as plt
import cv2
import glob
import math
import os
import random


'''

Funções para pré-processamento dos dados

'''
# Carregando fotos da pasta
def loadFiles(path, array):

    for i in glob.glob(path):

        img = cv2.imread(i)
        array.append(img)

    return array

# Função que faz o filtro cinza nas fotos
def grayConversion(arrayphotos):

    size = len(arrayphotos)
    for x in range (0,size):
        arrayphotos[x] = cv2.cvtColor(arrayphotos[x], cv2.COLOR_BGR2GRAY)

    return arrayphotos

# Função que aplic o filtro blur nas fotos do array
def blurConversion(arrayphotos ,val1, val2):

    for x in range(len(arrayphotos)):
        arrayphotos[x] = cv2.GaussianBlur(arrayphotos[x],(val1,val1), val2)

    return arrayphotos

#Função que faz a binarização das fotos
def binaryConversion(arrayphotos,threshold,val1):

    for x in range(len(arrayphotos)):
        arrayphotos[x] = cv2.adaptiveThreshold(arrayphotos[x],threshold,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,val1,10)

    return arrayphotos

#Função que inverte as fotos binárias
def invertConversion(arrayphotos):

    for x in range(len(arrayphotos)):
        arrayphotos[x] = cv2.bitwise_not(arrayphotos[x])

    return arrayphotos


# função de normalização dos dados usando o modelo de
# normalização por reescala

def normalizar(dados):
    x = dados.values
    min_max_scaler = preprocessing.MinMaxScaler()
    x_scaled = min_max_scaler.fit_transform(x)
    dados_norm = pd.DataFrame(x_scaled)
    return dados_norm



def extratorCaracteristicas(arrayimgs):

    squarescarac = []


    for x in arrayimgs:

        aux = []

        im2, countours, hierachy = cv2.findContours(x, cv2.RETR_TREE, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

        if len(countours) == 0:

            for b in range(0,45):

                aux.append(0)

        elif len(countours) > 0:

            momentum = cv2.moments(x)
            momentum = list(dict.values(momentum))  # momentos
            for i in momentum:
                aux.append(i)

            moments = cv2.HuMoments(momentum, True).flatten()  # Hu moments

            for i in moments:
                aux.append(i)

            area = cv2.contourArea(countours[0])  # area
            aux.append(area)

            peri = cv2.arcLength(countours[0], True)  # perimetro
            aux.append(peri)

            if peri > 0:
                compactness = (4 * math.pi * area) / (peri ** 2)  # compacidade
                aux.append(compactness)
            elif peri == 0:
                aux.append(0)

            aproxx = cv2.approxPolyDP(countours[0], 0.04 * peri, True)  # vertices
            vertc = len(aproxx)
            aux.append(vertc)

            histogram = get_histogram(aproxx)  # Histograma da Frequencia de angulos

            for h in histogram:
                aux.append(h)

        squarescarac.append(aux)


    return squarescarac


def resizeImages(images,width,height):

    i = len(images)
    for x in range(0,i):

        images[x] = cv2.resize(images[x],(width,height))

    return images


def get_angle(p0, p1, p2):

    v0 = np.array(p0) - np.array(p1)
    v1 = np.array(p2) - np.array(p1)

    angle = np.math.atan2(np.linalg.det([v0, v1]), np.dot(v0, v1))
    return np.degrees(angle)


def get_histogram(aproxx):
    zero = []
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)
    zero.append(0)

    #transformando em um array bidimensional
    retornopollyDP = np.reshape(aproxx, (aproxx.shape[0], (aproxx.shape[1] * aproxx.shape[2])))

    #checando se não é uma linha
    if (len(retornopollyDP) < 3):

        return zero

    arraysdeangulo = []

    for x in range(len(retornopollyDP)):
        # caso especial : quando a primeira posição do array for o angulo central
        if x == 0:

            bla3 = get_angle(retornopollyDP[x + 1], retornopollyDP[x], retornopollyDP[len(retornopollyDP) - 1])
            arraysdeangulo.append(math.fabs(bla3))

        # caso especial : quando a última posição do array for o ângulo central
        if x == len(retornopollyDP) - 1:

            bla4 = get_angle(retornopollyDP[x - 1], retornopollyDP[x], retornopollyDP[0])
            arraysdeangulo.append(math.fabs(bla4))

        if x > 0 and x < len(retornopollyDP) - 1:

            bla5 = get_angle(retornopollyDP[x + 1], retornopollyDP[x], retornopollyDP[x - 1])
            arraysdeangulo.append(math.fabs(bla5))

    hist, bins = np.histogram(arraysdeangulo, bins=[0, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135, 150, 165, 180])

    return hist


# funcão que seleciona num quantidade de imagens aleatoriamente
# em um vetor e retorna um vetor auxiliar apenas com as imagens
# selecionadas

def seleciona_imagens (arrayImgs, num):
    tamanho = len(arrayImgs)
    selecionadas = []
    nao_selecionadas = []
    aux = []
    var = 0

    for x in range(0, num):

        if x == 0:

            var = randint(0, tamanho - 1)
            aux.append(var)
            selecionadas.append(arrayImgs[var])

        elif x > 0:

            var = randint(0, tamanho - 1)

            while np.isin(var ,aux):

                var = randint(0, tamanho - 1)

            selecionadas.append(arrayImgs[var])
            aux.append(var)

    for x in range(0, tamanho):
        if np.isin(x,aux):
            continue
        else:
            nao_selecionadas.append(arrayImgs[x])

    return selecionadas, nao_selecionadas


#função que salva as imagens na pasta dada como parâmetro
def save_images(images, path):
    cont = 0

    for i in images:
        y = str(cont)
        cv2.imwrite(path + y + '.jpg', i)
        cont += 1

    return 0


# função que retorna população de cromossomos e tem como parametros
# tamanho da população (número de cromossomos) e tamanho dos cromossomos
def create_population(size_population, size_chromossome):
    population = []

    for y in range(0, size_population):
        aux = []
        for i in range(0, size_chromossome):
            x = randint(0, 200)
            if x % 2 == 0:
                aux.append(0)
            elif x % 2 != 0:
                aux.append(1)
        population.append(aux)

    return population


# função que identifica o tamanho do cromossomo e retorna o vetor de características correspondente
def decode_chromossome(chromossome):

    images_class = []

    if chromossome[0] == 0 and chromossome[1] == 0:

        images_class = pd.read_csv('C:/Users/Auricelia/Desktop/DataSetsML/Images_16_s.csv')
        images_class = pd.DataFrame(images_class)

    elif chromossome[0] == 0 and chromossome[1] == 1:
        images_class = pd.read_csv('C:/Users/Auricelia/Desktop/DataSetsML/Images_32_s.csv')
        images_class = pd.DataFrame(images_class)

    elif chromossome[0] == 1 and chromossome[1] == 0:

        images_class = pd.read_csv('C:/Users/Auricelia/Desktop/DataSetsML/Images_64_s.csv')
        images_class = pd.DataFrame(images_class)

    elif chromossome[0] == 1 and chromossome[1] == 1:

        images_class = pd.read_csv('C:/Users/Auricelia/Desktop/DataSetsML/Images_128_s.csv')
        images_class = pd.DataFrame(images_class)

    return images_class


#fucção que retorna as posições do array que
#são usadas pelo cromossomo para a classificação
def positions_chromossome(chromossome):

    selected_pos = []

    for c in range(2,len(chromossome)):
        aux = []
        if chromossome[c] == 1:
            selected_pos.append(c)

        elif chromossome[c] == 0:
            continue

    return selected_pos



# função que retorna o array com características selecionadas
# pelo cromossomo passando as posicoes selecionadas
# e o vetor com as características
def carac_imagens(selected_position,array_images):
    arrayzao = []
    z = 0
    for j in range(0,len(array_images)):
        aux = []
        for i in range(0,len(selected_position)):
            z = selected_position[i]
            aux.append(array_images[j][z])

        arrayzao.append(aux)
    arrayzao = pd.DataFrame(arrayzao)
    return arrayzao


#gera o conjunto dos dois melhores cromossomos para
#garantir o elitismo no algoritmo genético
def get_best_cromossomos(acuracias,cromossomos):
    index = []
    melhor = []
    best_acuracia = []

    print('index antes',index)
    index.append(acuracias.index(max(acuracias)))
    print('index melhor',acuracias.index(max(acuracias)))
    best_acuracia.append(max(acuracias))
    print('best acc',max(acuracias))
    acuracias[acuracias.index(max(acuracias))] = 0


    index.append(acuracias.index(max(acuracias)))
    print('index melhor',acuracias.index(max(acuracias)))
    best_acuracia.append(max(acuracias))
    print('best acc',max(acuracias))
    acuracias[acuracias.index(max(acuracias))] = 0

    print('index dpeois',index)

    for i in range(0,len(index)):
        melhor.append(cromossomos[index[i]])
        cromossomos[index[i]] = 0
        print('melhor',cromossomos[i])
    # melhor.append(cromossomos[index[0]])
    # melhor.append(cromossomos[index[1]])

    return melhor, best_acuracia, cromossomos


# seleção por torneio gera aleatoriamente dois
# cromossomos e retorna o melhor deles
def tournament_selection(acuracias, cromossomos):
    melhor = []
    aux =[]
    rand1 = randint(0,len(cromossomos)-1)
    rand2 = randint(0,len(cromossomos)-1)

    while rand2 == rand1:
        rand2 = randint(0,len(cromossomos)-1)

    aux.append(rand1)
    aux.append(rand2)


    if acuracias[rand1] > acuracias[rand2]:
        melhor.append(cromossomos[rand1])
        cromossomos[rand1] = 0

    elif acuracias[rand2] > acuracias[rand1]:
        melhor.append(cromossomos[rand2])
        cromossomos[rand2] = 0


    return melhor, cromossomos


#função que retorna o casal gerado a partir do torneio
def generate_parents(melhores):
    duplas = []
    usados = []

    for i in range(int(len(melhores)/2)):
        aux = []
        rand = randint(0, len(melhores)-1)
        if i == 0:

            aux.append(melhores[rand])
            usados.append(rand)
            rand2 = randint(0,len(melhores)-1)

            while usados.__contains__(rand2):
                rand2 = randint(0,len(melhores)-1)
            aux.append(melhores[rand2])

            usados.append(rand2)
            duplas.append(aux)


        elif i > 0:

            while usados.__contains__(rand):
                rand = randint(0,len(melhores)-1)

            aux.append(melhores[rand])
            usados.append(rand)

            rand2 = randint(0,len(melhores)-1)
            while usados.__contains__(rand2):
                rand2 = randint(0,len(melhores)-1)
            aux.append(melhores[rand2])

            usados.append(rand2)
            duplas.append(aux)


    return duplas


#função que realiza o crossover entre os dois cromossomos
#pais para a geração
def crossover(taxa_crossover, parents):

    offspring = []
    seed = random.uniform(0,1)


    if seed < taxa_crossover:
        cromo1_a = parents[0][:19]
        cromo1_b = parents[0][19:]
        cromo2_a = parents[1][:19]
        cromo2_b = parents[1][19:]
        offspring.append(cromo1_a+cromo2_b)
        offspring.append(cromo2_a+cromo1_b)

    elif seed > taxa_crossover or seed == taxa_crossover :
        offspring.append(parents[0].copy())
        offspring.append(parents[1].copy())

    return offspring


# função que inverte os bits de uma posição
# do cromossomo caso a seed seja superior à taxa de mutação
def mutation(taxa_mutation, offsp_1):
    seed = 0
    for i in range(0,len(offsp_1)):
        seed = random.uniform(0,1)
        if seed < taxa_mutation:

            if offsp_1[i] == 0:
                offsp_1[i] = 1

            elif offsp_1[i] == 1:
                offsp_1[i] = 0

        elif seed > taxa_mutation or seed == taxa_mutation:
            continue

    return offsp_1,

# função que calcula os valores de média, moda , mediana e desvio padrão
# para os vetores de acerto de um algoritmo, recebe como parâmetro o vetor
# de acerto e o nome do algoritmo

def tendencia_central (nomeAlgoritmo, vetorAcerto, vetorTempo):
    print('________________________________________________\n')
    print(nomeAlgoritmo)
    print('Tempo Média = ', np.mean(vetorTempo))
    print('Tempo Desvio padrão = ', statistics.pstdev(vetorTempo))
    print('Tempo Moda = ', stats.mode(vetorTempo, axis=None))
    print('Tempo Mediana =', np.median(vetorTempo))
    print('----------------------------------------------')
    print('Acurácia Média = ', np.mean(vetorAcerto))
    print('Acurácia Desvio padrão = ', statistics.pstdev(vetorAcerto))
    print('Acurácia Moda = ', stats.mode(vetorAcerto, axis=None))
    print('Acurácia Mediana = ', np.median(vetorAcerto))

    print('________________________________________________\n')