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import os
import glob
import tkinter as tk
from tkinter import filedialog, ttk, messagebox
from datetime import datetime, timedelta

"""
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【次世代AIへの引き継ぎ用・完全仕様ドキュメント】
気象庁 AMeDAS BUFR (TM 307080 SYNOPテンプレート) ピュアPython・ダイレクトデコーダー

■ 背景と経緯（なぜこのコードになったのか）
当初、`eccodes` や `pybufrkit` などの既存ライブラリでのパースを試みたが、以下の理由により
ライブラリ内部でクラッシュ（13 bits不足エラー等）が多発し、解読不能に陥った。
1. 気象庁のファイルはマスター表バージョン33へ更新されており、一部の放射資料等のビット幅が
   旧規格（12bit等）から可変（17bit, 20bit）に変更されていた。
2. 日本独自のローカル記述子（0 01 202, 0 25 219等）が多数含まれており、ライブラリの自動長計算と
   実際のビット幅（5bitや1bit等）が矛盾し、データ終端で「ビットが足りない」と誤認自爆していた。
3. セクション1の4バイト目が本来規格の `03` ではなく `00` と設定されているなど、イレギュラーが存在した。

■ 最終解決アプローチ（ブラックボックスの排除）
ライブラリを完全に捨て、Python標準機能のみでバイナリを直接スライス（HEX透視）する手法を採用。
その結果、以下の決定的な法則と構造を確定させた。

■ 確定したバイナリ構造仕様
- セクション0: 0〜7バイト目 (8 bytes)
- セクション1: 8〜29バイト目 (22 bytes) ※観測日時(UTC)が格納されている
- セクション3: 30〜236バイト目 (207 bytes) ※観測所数(1286地点)が5-6バイト目に格納
- セクション4: 237バイト目から開始 (データ本体は 241バイト目 (0xF1) からスタート)

■ データブロックの法則（最重要）
- 1地点あたりの全データ要素は、正確に【 1029ビット 】の固定長でパッキングされている。
- 時刻ロジックは気象庁仕様に基づきすべて【 UTC (協定世界時) 】で記録されている。
  ※ 表示時に JST (UTC+9) に変換する内部ロジックを強制適用すること。

■ 既知の観測所ID (一部)
- 14163 : 札幌
- 12411 : 旭川
- 44132 : 東京
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"""

# 主要な観測所名マッピング（GUI表示用）
KNOWN_STATIONS = {
    "14163": "札幌 (Sapporo)",
    "12411": "旭川 (Asahikawa)",
    "18461": "函館 (Hakodate)",
    "11211": "稚内 (Wakkanai)",
    "11711": "網走 (Abashiri)",
    "17321": "倶知安 (Kutchan)",
    "44132": "東京 (Tokyo)"
}

class BitReader:
    """ バイナリデータから任意のビット数を正確に読み取るための専用クラス """
    def __init__(self, data, bit_offset=0):
        self.data = data
        self.bit_offset = bit_offset

    def read(self, bits):
        val = 0
        for _ in range(bits):
            byte_idx = self.bit_offset // 8
            bit_idx = 7 - (self.bit_offset % 8)
            # 指定ビット位置の1ビットを抽出
            bit = (self.data[byte_idx] >> bit_idx) & 1
            val = (val << 1) | bit
            self.bit_offset += 1
        return val


class AmedasDecoderApp:
    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("AMeDAS BUFR Direct Viewer (Pure Python)")
        self.root.geometry("700x600")
        
        # データ保持用
        self.target_dir = ""
        self.bufr_files = {}       # { "YYYY/MM/DD HH:MM (JST)": "file_path" }
        self.current_stations = {} # { "14163 札幌": { 抽出データ辞書 } }
        
        self.create_widgets()

    def create_widgets(self):
        # --- フォルダ選択領域 ---
        frame_top = tk.Frame(self.root, pady=10)
        frame_top.pack(fill=tk.X, padx=10)
        
        self.btn_dir = tk.Button(frame_top, text="BUFRフォルダを選択", command=self.select_directory)
        self.btn_dir.pack(side=tk.LEFT)
        
        self.lbl_dir = tk.Label(frame_top, text="未選択", fg="blue")
        self.lbl_dir.pack(side=tk.LEFT, padx=10)

        # --- コントロール領域 ---
        frame_ctrl = tk.LabelFrame(self.root, text="抽出条件", pady=10, padx=10)
        frame_ctrl.pack(fill=tk.X, padx=10, pady=5)
        
        tk.Label(frame_ctrl, text="観測時間 (JST):").grid(row=0, column=0, sticky=tk.W)
        self.cmb_time = ttk.Combobox(frame_ctrl, width=25, state="readonly")
        self.cmb_time.grid(row=0, column=1, padx=5)
        self.cmb_time.bind("<<ComboboxSelected>>", self.on_time_selected)
        
        tk.Label(frame_ctrl, text="地点選択:").grid(row=0, column=2, sticky=tk.W, padx=(15, 0))
        self.cmb_station = ttk.Combobox(frame_ctrl, width=30, state="readonly")
        self.cmb_station.grid(row=0, column=3, padx=5)
        self.cmb_station.bind("<<ComboboxSelected>>", self.on_station_selected)

        # --- データ表示領域 ---
        frame_data = tk.LabelFrame(self.root, text="気象要素 (デコード結果)", pady=10, padx=10)
        frame_data.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, padx=10, pady=5)
        
        self.txt_display = tk.Text(frame_data, wrap=tk.WORD, font=("Consolas", 11))
        self.txt_display.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

    def select_directory(self):
        """ フォルダを選択し、中の .bin ファイルから観測時刻を読み取る """
        dir_path = filedialog.askdirectory()
        if not dir_path:
            return
            
        self.target_dir = dir_path
        self.lbl_dir.config(text=self.target_dir)
        self.bufr_files.clear()
        
        # 拡張子が .bin のファイルを検索
        file_paths = glob.glob(os.path.join(self.target_dir, "*.bin"))
        
        if not file_paths:
            messagebox.showwarning("警告", "選択したフォルダに .bin ファイルが見つかりません。")
            return
            
        for path in file_paths:
            time_jst_str = self.extract_time_from_header(path)
            if time_jst_str:
                self.bufr_files[time_jst_str] = path
                
        # 時間の降順（新しい順）で並び替えてComboboxにセット
        sorted_times = sorted(self.bufr_files.keys(), reverse=True)
        self.cmb_time['values'] = sorted_times
        
        if sorted_times:
            self.cmb_time.current(0)
            self.on_time_selected(None) # 初期選択状態のデータをデコード
            
    def extract_time_from_header(self, file_path):
        """ 
        ファイルのセクション1を直接透視し、UTC時刻をJSTに変換して返す 
        ※ライブラリのパースエラーを避けるため、絶対的なバイト位置から直接読み取る
        """
        try:
            with open(file_path, 'rb') as f:
                data = f.read(50) # ヘッダーだけ読めば十分
                
            # BUFRシグネチャ確認
            if data[0:4] != b'BUFR':
                return None
                
            # セクション1の時刻情報は、ファイル先頭から 20バイト目〜24バイト目に格納 (年,月,日,時,分)
            year_century = data[20]
            month = data[21]
            day = data[22]
            hour = data[23]
            minute = data[24]
            
            # 世紀の計算 (100=2000年, 1=2001年以降) 気象庁特有の記述
            year = 2000 + year_century if year_century < 100 else 1900 + year_century
            if year_century == 100: year = 2000
            if year_century > 100: year = 1900 + year_century # ※要仕様確認、通常はそのまま適用可
            # 直近の年(2026等)は単純に 2000 + year_century ではない場合があるため、
            # HEXダンプの解析通り、単純に2バイト読みたい所だが規格上は1バイト。
            # HEXダンプ結果: 07 EA (2026) はセクション1ではなく、セクション3のローカル定義だった。
            # 安全のため、ここではファイル名からの抽出ではなく、バイナリのセクション1の絶対位置から生成。
            
            # ※HEXダンプの解析から: 13, 14, 15, 16, 17 オクテット目(0-indexedで12〜16)がUTC時刻
            # オフセット12 (0x0C): 01 (年? バージョン?) 
            # より確実な20バイト目以降を使用 (20:年, 21:月, 22:日, 23:時, 24:分)
            # HEXダンプ (0010行目): 14バイト目付近 -> 01 07 EA 03 0B 0F 00 00
            # 07 EA = 2026, 03 = 3月, 0B = 11日, 0F = 15時。これは14バイト目から始まっている！
            # バージョン33等による可変長を考慮し、この関数では簡易的にファイルパスか固定位置を使う。
            
            # 【絶対安全策】HEXダンプ解析で確定した絶対位置 (14〜19バイト目) を使用
            year = int.from_bytes(data[14:16], 'big')
            month = data[16]
            day = data[17]
            hour = data[18]
            minute = data[19]
            
            # UTCとして解釈し、JST (+9時間) に変換
            utc_time = datetime(year, month, day, hour, minute)
            jst_time = utc_time + timedelta(hours=9)
            
            return jst_time.strftime("%Y/%m/%d %H:%M")
        except Exception as e:
            print(f"Header Parse Error: {e}")
            return None

    def on_time_selected(self, event):
        """ 抽出時間が選択されたら、そのファイルをフルデコードして地点一覧を生成する """
        selected_time = self.cmb_time.get()
        file_path = self.bufr_files.get(selected_time)
        
        if not file_path: return
        
        self.current_stations.clear()
        self.txt_display.delete(1.0, tk.END)
        self.txt_display.insert(tk.END, f"[{selected_time}] のデータをバイナリから直接展開中...\n")
        self.root.update()
        
        try:
            self.decode_bufr_file(file_path)
            
            # 抽出した地点IDリストをComboboxにセット
            station_list = sorted(self.current_stations.keys())
            self.cmb_station['values'] = station_list
            
            self.txt_display.insert(tk.END, f"展開完了: {len(station_list)} 地点のデータを抽出しました。\n地点を選択してください。")
            
            if station_list:
                # 札幌 (14163) があれば優先的に選択、なければ先頭を選択
                sapporo_key = next((k for k in station_list if "14163" in k), None)
                if sapporo_key:
                    self.cmb_station.set(sapporo_key)
                else:
                    self.cmb_station.current(0)
                self.on_station_selected(None)
                
        except Exception as e:
            self.txt_display.insert(tk.END, f"\nエラーが発生しました: {e}")

    def decode_bufr_file(self, file_path):
        """ 
        【核心部】 生バイナリから1286地点×1029ビットのデータをピュアPythonで完全に切り出す
        """
        with open(file_path, 'rb') as f:
            raw_data = f.read()

        # データ領域 (第4節) はバイナリの 241バイト目 (インデックス 241) からスタート
        # 241 bytes * 8 = 1928 bits
        reader = BitReader(raw_data, 241 * 8)
        
        # サブセット数 (通常1286) 
        # セクション3の5-6バイト目 (オフセット34-35) にあるが、ここではファイル終端までループする安全設計とする
        TOTAL_STATIONS = 1286
        BITS_PER_STATION = 1029 # 過去の検証で確定した1地点あたりの固定データ長
        
        for _ in range(TOTAL_STATIONS):
            # データの終端チェック（万が一のオーバーラン防止）
            if (reader.bit_offset + BITS_PER_STATION) > len(raw_data) * 8:
                break
                
            # ブロック開始時のビット位置を記録
            start_bit = reader.bit_offset
            
            # ---------------------------------------------------------
            # 1. 識別情報
            # ---------------------------------------------------------
            _ = reader.read(5)                # 未知のローカル 5 bits (0 01 202 等)
            block_no = reader.read(7)         # 府県表示番号 7 bits
            station_no = reader.read(10)      # 地点表示番号 10 bits
            st_type = reader.read(2)          # 観測所の種類 2 bits
            
            st_id = f"{block_no:02d}{station_no:03d}"
            st_name = KNOWN_STATIONS.get(st_id, "名称不明")
            display_key = f"{st_id} {st_name}"
            
            # ---------------------------------------------------------
            # 2. 観測日時 (UTC)
            # ---------------------------------------------------------
            year = reader.read(12)
            month = reader.read(4)
            day = reader.read(6)
            hour = reader.read(5)
            minute = reader.read(6)
            
            # ---------------------------------------------------------
            # 3. 位置情報
            # ---------------------------------------------------------
            lat_raw = reader.read(25)
            lon_raw = reader.read(26)
            height_raw = reader.read(17)
            
            lat = (lat_raw - 9000000) / 100000.0 if lat_raw != 0x1FFFFFF else None
            lon = (lon_raw - 18000000) / 100000.0 if lon_raw != 0x3FFFFFF else None
            height = (height_raw - 4000) / 10.0 if height_raw != 0x1FFFF else None
            
            # ---------------------------------------------------------
            # 4. 気圧センサー情報
            # ---------------------------------------------------------
            _ = reader.read(1)                # 未知のローカル 1 bit
            baro_h_raw = reader.read(17)
            press_aqc = reader.read(4)
            press_raw = reader.read(14)
            slp_aqc = reader.read(4)
            slp_raw = reader.read(14)
            
            baro_h = baro_h_raw / 100.0 if baro_h_raw != 0x1FFFF else None
            
            # 気圧 (Pa -> hPa) 尺度 -1, 参照値 0
            press = press_raw / 10.0 if press_raw != 0x3FFF else None
            slp = slp_raw / 10.0 if slp_raw != 0x3FFF else None

            # ---------------------------------------------------------
            # 5. 気温情報
            # ---------------------------------------------------------
            temp_h_raw = reader.read(16)
            temp_aqc = reader.read(4)
            temp_raw = reader.read(12)
            
            temp_h = temp_h_raw / 100.0 if temp_h_raw != 0xFFFF else None
            # ケルビンから摂氏へ変換 (尺度1 -> x10, 欠測 4095)
            temp_c = (temp_raw / 10.0) - 273.15 if temp_raw != 0xFFF else None

            # ---------------------------------------------------------
            # ★ 1地点分の読み取り完了処理 ★
            # ---------------------------------------------------------
            # 抽出したデータを辞書に保存
            self.current_stations[display_key] = {
                "id": st_id,
                "utc_time": f"{year:04d}-{month:02d}-{day:02d} {hour:02d}:{minute:02d}",
                "lat": lat,
                "lon": lon,
                "height": height,
                "temp_c": temp_c,
                "temp_h": temp_h,
                "press_hpa": press,
                "slp_hpa": slp
            }
            
            # まだ解読していない風向風速・降水量などの残りビットを安全にスキップ
            # (1地点 1029ビットの固定長を利用して、次の地点の先頭へ確実にジャンプする)
            bits_read = reader.bit_offset - start_bit
            bits_remaining = BITS_PER_STATION - bits_read
            
            if bits_remaining > 0:
                _ = reader.read(bits_remaining)
            elif bits_remaining < 0:
                raise ValueError(f"ビットオーバーラン発生: {bits_read} bits読込 (規定 {BITS_PER_STATION})")

    def on_station_selected(self, event):
        """ 地点が選択されたら詳細データをテキストエリアに整形して表示 """
        selected_key = self.cmb_station.get()
        data = self.current_stations.get(selected_key)
        
        if not data: return
        
        self.txt_display.delete(1.0, tk.END)
        
        # 書式設定して出力
        out_text = f"==========================================\n"
        out_text += f" 観測所ID   : {data['id']}\n"
        out_text += f" 観測所名   : {selected_key.split(' ')[1]}\n"
        out_text += f" 観測日時   : {data['utc_time']} (UTC 記録値)\n"
        out_text += f"==========================================\n\n"
        
        out_text += f" [位置情報]\n"
        out_text += f"  緯度       : 北緯 {data['lat']:.4f} 度\n" if data['lat'] else "  緯度       : 欠測\n"
        out_text += f"  経度       : 東経 {data['lon']:.4f} 度\n" if data['lon'] else "  経度       : 欠測\n"
        out_text += f"  露場標高   : {data['height']:.1f} m\n\n" if data['height'] else "  露場標高   : 欠測\n\n"
        
        out_text += f" [気象要素]\n"
        out_text += f"  気温       : {data['temp_c']:.1f} ℃\n" if data['temp_c'] is not None else "  気温       : 欠測\n"
        out_text += f"  温度計高   : {data['temp_h']:.1f} m\n\n" if data['temp_h'] else "  温度計高   : 欠測\n\n"
        
        out_text += f"  現地気圧   : {data['press_hpa']:.1f} hPa\n" if data['press_hpa'] is not None else "  現地気圧   : 欠測\n"
        out_text += f"  海面気圧   : {data['slp_hpa']:.1f} hPa\n" if data['slp_hpa'] is not None else "  海面気圧   : 欠測\n"
        
        out_text += f"\n------------------------------------------\n"
        out_text += f" ※残りの要素（風向・風速・降水量・積雪等）は\n"
        out_text += f"   1029ビットのブロック内に存在しています。\n"
        out_text += f"   将来の拡張にて追加デコード可能です。\n"
        
        self.txt_display.insert(tk.END, out_text)


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = AmedasDecoderApp(root)
    root.mainloop()