public class LatexMultiplication extends MiniJava {

	// 1. Zahl solang einlesen, bis gültig (unabhängig von Basis)
	public static int[] readNumber() {
		int[] number;
		boolean valid;
		
		do {
			String input = readString("Bitte die Zahl in entsprechender Basis eingeben:");
			number = new int[input.length()];
			
			valid = true; // Annahme (kann sich ändern)
			for (int i = 0; i < input.length(); i++) {
				char c = input.charAt(input.length()-1-i);

				if (c >= '0' && c <= '9') {
					number[i] = c - '0';
				} else if (c >= 'A' && c <= 'Z') {
					number[i] = c - 'A' + 10;
				} else { // ungültig
					write("Das Zeichen " + c + " ist ungültig. Bitte neu eingeben.");
					valid = false;
					break;
				}
			}
		} while(!valid);  // valid == false

		return number;
	}
	
	// 2. Zahl in String umwandeln
	public static String toString(int[] number) {
		String s = "";
		
		for (int digit : number)
			s = intToChar(digit) + s;
		
		return s;
	}
	
	// 3. Addition zweier Zahlen derselben Basis
	public static int[] add(int[] a, int[] b, int base) {
		int[] result = new int[Math.max(a.length, b.length)+1];
		// Ergebniszahl hat maximal eine Ziffer mehr als größere; automatisch mit 0ern befüllt
		
		for (int i = 0; i < result.length-1; i++) {
			if (i < a.length)
				result[i] += a[i];
			if (i < b.length)
				result[i] += b[i];
			result[i+1] = result[i] / base;  // Übertrag
			result[i] %= base;
		}
		
		// Führende Null entfernen
		if (result[result.length-1] == 0)
			result = java.util.Arrays.copyOf(result, result.length-1);
				
		return result;
	}
	
	// 4. Zahl mit Ziffer mutliplizieren und nach links shiften
	public static int[] mulDigit(int[] a, int digit, int shift, int base) {
		int[] result = new int[a.length+shift+1];  // maximal um eins zu groß
		
		for (int i = 0; i < a.length; i++) {
			result[i+shift] += a[i] * digit;
			result[i+shift+1] = result[i+shift] / base;  // Übertrag (0 oder1)
			result[i+shift] %= base;
		}
		
		// Führende Null entfernen
		if (result[result.length-1] == 0)
			result = java.util.Arrays.copyOf(result, result.length-1);
		
		return result;
	}
	
	// 5. Multiplikation Durchführen (inkl. Latex Ausgabe)
	public static int[] mul(int[] a, int[] b, int base) {
		int[] result = new int[] {0};  // zu 0 addieren
		
		// Latex: Kopf
		writeConsole("\\begin{tabular}{");
		for (int i = 0; i < a.length+b.length+2; i++)
			writeConsole("c");
		writeConsole("}\n");
		// Latex: Erste Zeile
		writeConsole("& ");
		for (int i = a.length-1; i >= 0; i--)
			writeConsole(intToChar(a[i]) + " & ");
		writeConsole("$\\ast$");
		for (int i = b.length-1; i >= 0; i--)
			writeConsole(" & " + intToChar(b[i]));
		writeConsole("\\\\\n\\hline\n");
		
		// Multipliziere a mit jeder Ziffer von b (von der niedrigsten zur höchsten).
		for (int i = 0; i < b.length; i++) {
			int[] partialResult = mulDigit(a, b[i], i, base);

			// Latex: Teilergebnis (Summand)
			writeConsole("+");
			for (int j = a.length+b.length - partialResult.length; j >= 0; j--)
				writeConsole(" &");
			for (int j = partialResult.length-1; j >= 0; j--)
				writeConsole(" & " + intToChar(partialResult[j]));
			writeConsole("\\\\\n");
			
			result = add(result, partialResult, base);
		}
		
		// Latex: Endergebnis
		writeConsole("\\hline\n=");
		for (int j = a.length+b.length - result.length; j >= 0; j--)
			writeConsole(" &");
		for (int j = result.length-1; j >= 0; j--)
			writeConsole(" & " + intToChar(result[j]));
		writeConsole("\\\\\n\\end{tabular}");

		return result;
	}
	
	// Prüft, ob Eingabe mit entsprechender Basis passend
	public static boolean isValid(int[] number, int base) {
		for (int digit : number)
			if (digit >= base)
				return false;
		return true;
	}
	
	// Hilfsfunktion: Macht aus eines Zahl die jeweiligen Ziffer
	public static char intToChar(int digit) {
		if (digit >= 10)
			return (char) ('A' + digit-10);  // A-Z
		return (char) ('0' + digit);  // 0-9
	}
	
	// 6.
	public static void main(String[] args) {
		int base = read("Bitte wählen Sie eine Basis:");
		while (base < 2 || base > 36)
			base = read("Es sind nur die Basen 2-36 erlaubt. Bitte Basis eingeben:");
		
		int[] a = readNumber();
		while (!isValid(a, base)) {
			write("Diese Eingabe enthält ungültige Ziffern.");
			a = readNumber();
		}
		int[] b = readNumber();
		while (!isValid(a, base)) {
			write("Diese Eingabe enthält ungültige Ziffern.");
			b = readNumber();
		}
		
		add(a, b, base);
		mul(a, b, base);
	}
}