package main

import (
  "fmt"
  maths "math"
)

type Vec3 struct {
  X, Y, Z float64
}

func (v Vec3) Neg() Vec3 {
  return Vec3{-v.X, -v.Y, -v.Z};
}

func (v Vec3) Add(w Vec3) Vec3 {
  return Vec3{v.X + w.X, v.Y + w.Y, v.Z + w.Z};
}

func (v Vec3) Sub(w Vec3) Vec3 {
  return Vec3{v.X - w.X, v.Y - w.Y, v.Z - w.Z};
}

func (v Vec3) Mul(w Vec3) Vec3 {
  return Vec3{v.X * w.X, v.Y * w.Y, v.Z * w.Z};
}

func (v Vec3) Div(w Vec3) Vec3 {
  return Vec3{v.X / w.X, v.Y / w.Y, v.Z / w.Z};
}

func (v Vec3) MagSqr() float64 {
  return v.Dot(v);
}

func (v Vec3) Mag() float64 {
  return maths.Sqrt(v.MagSqr());
}

func (v Vec3) NearZero() bool {
  s := 1e-8;
  return v.X < s && v.Y < s && v.Z < s;
}

func (v Vec3) Unit() Vec3 {
  m := v.Mag();
  return Vec3{v.X / m, v.Y / m, v.Z / m};
}

func (v Vec3) Dot(w Vec3) float64 {
  return v.X * w.X + v.Y * w.Y + v.Z * w.Z;
}

func (v Vec3) Cross(w Vec3) Vec3 {
  return Vec3{v.Y * w.Z - v.Z * w.Y,
              v.Z * w.X - v.X * w.Z,
              v.X * w.Y - v.Y * w.X};
}

func linear_to_gamma(comp float64) float64 {
  if comp > 0 {
    return maths.Sqrt(comp);
  }
  return 0;
}

func (v Vec3) ToPPM() string {
  i := Interval{0, 0.999};

  r := uint8(256 * i.Clamp(linear_to_gamma(v.X)));
  g := uint8(256 * i.Clamp(linear_to_gamma(v.Y)));
  b := uint8(256 * i.Clamp(linear_to_gamma(v.Z)));

  return fmt.Sprintf("%3d %3d %3d", r, g, b);
}

func SplatVec3(f float64) Vec3 {
  return Vec3{f, f, f};
}

func RandomVec3OnUnitSphere() (v Vec3) {
  i := Interval{-1, 1}

  for true {
    v = Vec3{i.Sample(), i.Sample(), i.Sample()}; 
    if v.MagSqr() < 1 {
      v = v.Unit();
      return;
    }
  }

  return;
}

func RandomVec3OnUnitDisk() (v Vec3) {
  i := Interval{-1, 1}

  for true {
    v = Vec3{i.Sample(), i.Sample(), 0}; 
    if v.MagSqr() < 1 {
      return;
    }
  }

  return;
}

func (v Vec3) Reflect(n Vec3) Vec3 {
  return v.Sub(SplatVec3(2 * v.Dot(n)).Mul(n));
}

func (v Vec3) Refract(n Vec3, eta_ratio float64) Vec3 {
  cos_theta := maths.Min(v.Neg().Dot(n), 1.0);
  r_out_perp := SplatVec3(eta_ratio).
               Mul(v.Add(SplatVec3(cos_theta).Mul(n)));
  rops := -maths.Sqrt(maths.Abs(1.0 - r_out_perp.MagSqr()));
  r_out_parr := SplatVec3(rops).Mul(n);
  return r_out_perp.Add(r_out_parr);
}