# Funktion: Berechnet die Entfernung zwischen zwei Orten in Deutschland
# Autoren: Vinzent Reiss, Nils Dohndorf
# Datum: 08.06.2017 Version: 1.0
#
# verwendete Module
import sys as System
import re as Regular
import math
import logging
#
# globale Variablen
datei = "DE.tab"
radius = 6371.0
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
_name_ = "main"
logger = logging.getLogger(_name_)
#
# Funktionen
#
# konvertiert einen beliebigen string in einen aus blossen Zahlen bestehenden
def toint(string):
	_name_ = "toint"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Start eliminating non number characters...")
	ziffern = ["0","1","2","3","4","5","6","7","8","9"]
	tmp = ""
	for i in range(len(string)):
		if string[i] in ziffern:
			tmp += string[i]
	logger.info("finished")
	if len(tmp) == 0:
		return "0"
	return tmp
# liest die einzelnwn Zeilen der Tabellen ein
def tabelleeinlesen():
	_name_ = "tabelleeinlesen"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Start reading file...")
	tmptabelle = []
	lesen = open(datei)
	while True:
		tmp = lesen.readline()
		if not tmp: break
		if tmp[0] == "#": continue
		zeile = tmp.split("\t")
		tmptabelle.append(zeile)
	lesen.close()
	logger.info("finished")
	return tmptabelle
# ermitteln aus einer in Zeilenform gegebenen Tabelle die nte Spalte
def spalteermitteln(tmptabelle,spalte):
	_name_ = "spalteermitteln"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Determining columns...")
	tmpspalte = []
	logger.info("finished")
	for i in range(len(tmptabelle)):
		tmpspalte.append(tmptabelle[i][spalte])
	return tmpspalte
# eliminiert nicht benoetigte, also redundante, oder ungeeignete Eintraege
def tabellenreduzieren(namen,latituden,longituden,plz):
	_name_ = "tabellenreduzieren"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Start eliminating redundant entries... This can take a while...")
	tmpnamen = []
	tmplatituden = []
	tmplongituden = []
	tmpplz = []
	for i in range(len(namen)):
		if (latituden[i] <> "") and (longituden[i] <> "") and (plz[i] <> ""):
			tmpnamen.append(namen[i])
			tmplatituden.append(latituden[i])
			tmplongituden.append(longituden[i])
			tmpplz.append(plz[i])
	logger.info("finished")
	return (tmpnamen,tmplatituden,tmplongituden,tmpplz)
# erstellt eine Liste passender Orte, zu einem Suchbegriff
def ortssuche(namen):
	_name_ = "ortssuche"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Start creating array of fitting entires main database...")
	name = raw_input().lower()
	treffer = []
	for i in range(len(name)):
		treffer.append([])
	suchwortlaenge = 1
	while suchwortlaenge <= len(name):
		for i in range(len(namen)):
			if Regular.search(name[0:suchwortlaenge],namen[i].lower()):
				treffer[suchwortlaenge-1].append(i)
		if treffer[suchwortlaenge-1] == []:
			break
		suchwortlaenge += 1
	logger.info("finished")
	return treffer[suchwortlaenge-2]
# wandelt Polarkoordinaten in Kartesische um
def koordinatenberechnung(lat,long):
	_name_ ="koordinatenberechnung"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Start converting coordinates...")
	x = radius*math.cos(long)*math.cos(lat)
	y = radius*math.sin(long)*math.cos(lat)
	z = radius*math.sin(lat)
	logger.info("finished")
	return (x,y,z)
# berechnet den Winkel zwischen zwei dreidimensionalen Vektoren
def winkelberechnung(x1,y1,z1,x2,y2,z2):
	_name_ = "winkelberechnung"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Start calculating angle between two vectors...")
	skalarprodukt = x1*x2+y1*y2+z1*z2
	betrag1 = math.sqrt(x1*x1+y1*y1+z1*z1)
	betrag2 = math.sqrt(x2*x2+y2*y2+z2*z2)
	logger.info("finished")
	return math.acos(skalarprodukt/(betrag1*betrag2))
# ermittelt die Entfernung zweier Punkte auf einem Kreis
def distanzrechnung(startlat,startlong,endlat,endlong):
	_name_ = "distanzrechnung"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Start calculating distance...")
	(xstart,ystart,zstart) = koordinatenberechnung(startlat,startlong)
	(xend,yend,zend) = koordinatenberechnung(endlat,endlong)
	kreiswinkel = winkelberechnung(xstart,ystart,zstart,xend,yend,zend)
	logger.info("finished")
	return radius*kreiswinkel
# gibt Liste mit Vorschlaegen aus
def ortsliste(vorschlaege, namen, plz):
	_name_ = "ortsliste"
	logger = logging.getLogger(_name_)
	logger.info("Present search results...")
	zaehler = 0
	antwort = ""
	System.stdout.write("\f")
	for i in vorschlaege:
		zaehler += 1
		System.stdout.write("\t%d. Vorschlag: %-32s, PLZ: %8s\n" % (zaehler,namen[i],plz[i]))
		if (zaehler%16) == 0:
			System.stdout.write("\tIst der gesuchte Ort unter den gelisteten? ")
			antwort = raw_input().lower()
			if antwort[0] == "j":
				logger.info("finished")
				break
			System.stdout.write("\tEs stehen noch %d Antworten zur Verfuegung. Willst du sie sehen? " % (len(vorschlaege)-zaehler))
			antwort = raw_input().lower()
			if antwort[0] == "j":
				System.stdout.write("\f")
				continue
			System.stdout.write("\tSchade.\n")
			logger.info("Program interrupted.")
			System.exit()
#
# Hauptprogramm
System.stdout.write("\tBitte haben Sie etwas Geduld, waehrend die Daten verarbeitet werden...\n")
tabelle = tabelleeinlesen()
namen = spalteermitteln(tabelle,3)
latituden = spalteermitteln(tabelle,4)
longituden = spalteermitteln(tabelle,5)
plz = spalteermitteln(tabelle,7)
(namen,latituden,longituden,plz) = tabellenreduzieren(namen,latituden,longituden,plz)
tabelle = []
System.stdout.write("\f")
System.stdout.write("\tDer Name des 1. Ortes lautet? ")
vorschlaege = ortssuche(namen)
antwort = ""
ortsliste(vorschlaege, namen, plz)
System.stdout.write("\tWelcher der Vorschlaege soll fuer die Berechnung der Entfernung verwendet werden? ")
antwort = int(toint(raw_input()))-1
startort = namen[vorschlaege[antwort]]
logger.info("Calculation startlatitude and -longitude...")
startlatitude = float(latituden[vorschlaege[antwort]])*(2*math.pi/360)
startlongitude = float(longituden[vorschlaege[antwort]])*(2*math.pi/360)
System.stdout.write("\f")
System.stdout.write("\tDer Name des 2. Ortes lautet? ")
vorschlaege = ortssuche(namen)
antwort = ""
ortsliste(vorschlaege, namen, plz)
System.stdout.write("\tWelcher der Vorschlaege soll fuer die Entfernungsrechnung verwendet werden? ")
antwort = int(toint(raw_input()))-1
endort = namen[vorschlaege[antwort]]
logger.info("Calculating endlatitude and -longitude")
endlatitude = float(latituden[vorschlaege[antwort]])*(2*math.pi/360)
endlongitude = float(longituden[vorschlaege[antwort]])*(2*math.pi/360)
entfernung = distanzrechnung(startlatitude,startlongitude,endlatitude,endlongitude)
System.stdout.write("\tDie Entfernung zwischen %s und %s betraegt %.2f km.\n" % (startort,endort,entfernung))