using System;
//using System.IO;
using System.Collections.Generic;
//using System.Text;

namespace MaszynaTuringa
{
    public static class TuringHelper
    {
        public static void ConsoleWriteLine(this Turing turing)
        {
            Console.WriteLine("Stan głowicy: " + turing.StanGłowicy);
            Console.WriteLine("Taśma: " + new string(turing.Taśma));
            Console.WriteLine("Program: ");
            foreach (string linia in turing.Program) Console.WriteLine(linia);
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //string[] kodProgramu = File.ReadAllLines("program.txt");
            //string taśma = File.ReadAllText("taśma.txt");
			
			string[] kodProgramu =
			{
				"aABb",
				"bBRb",
				"bAAa"
			};
			string taśma = "aAABCAD";

            Console.WriteLine("Początkowy stan maszyny: " + taśma);
            Console.WriteLine("Program: ");
            foreach (string linia in kodProgramu) Console.WriteLine(linia);

            Turing turing = new Turing(taśma, kodProgramu);
            //TuringHelper.ConsoleWriteLine(turing);
            turing.ConsoleWriteLine();
			
			turing.Run();
			//Console.WriteLine(turing.Output.Length.ToString());
			Console.WriteLine("\nWynik działania programu: ");
			foreach(string s in turing.Output)
				Console.WriteLine(s);
        }
    }
}

namespace MaszynaTuringa
{
    using Czwórki = SortedList<(char stanGłowicy, char wartośćNaTaśmie), (char nowyStanGłowicy, char nowaWartośćNaTaśmie)>;

    public class Turing
    {
        public char[] Taśma { get; private set; }
        public char StanGłowicy { get; private set; }
		public int PołożenieGłowicy { get; private set; }
        public string[] Program { get; private set; }
		private Czwórki sparsowanyProgram;
		public string[] Output { get; private set; }

		/*
        private static ((int, char) stanGłowicy, string taśma) analizujTaśmęZeStanemGłowicy(string s)
        {
            int położenieGłowicy = -1;
            int liczbaMałychLiter = 0;
            int liczbaZnakówNiebędącychLiterami = 0;
            for(int i = 0; i < s.Length; ++i)
            {
                if (char.IsLower(s[i]))
                {
                    liczbaMałychLiter++;
                    położenieGłowicy = i;
                }
                if (!char.IsLetter(s[i])) liczbaZnakówNiebędącychLiterami++;
            }
            if (liczbaMałychLiter != 1) throw new Exception("Błędny zapis taśmy. Musi być jeden symboli głowicy");
            if (liczbaZnakówNiebędącychLiterami > 0) throw new Exception("Niedozwolone znaki w opisie taśmy");

            (int, char) stanGłowicy = (położenieGłowicy, s[położenieGłowicy]);
            string taśma = s.Remove(położenieGłowicy, 1);

            return (stanGłowicy, taśma);
        }
		*/
		
		private static (char[] taśma, char stanGłowicy, int położenieGłowicy) analizujTaśmęZeStanemGłowicy(string s)
        {
            int położenieGłowicy = -1;
            int liczbaMałychLiter = 0;
            int liczbaZnakówNiebędącychLiterami = 0;
            for(int i = 0; i < s.Length; ++i)
            {
                if (char.IsLower(s[i]))
                {
                    liczbaMałychLiter++;
                    położenieGłowicy = i;
                }
                if (!char.IsLetter(s[i])) liczbaZnakówNiebędącychLiterami++;
            }
            if (liczbaMałychLiter != 1) throw new Exception("Błędny zapis taśmy. Musi być jeden symboli głowicy");
            if (liczbaZnakówNiebędącychLiterami > 0) throw new Exception("Niedozwolone znaki w opisie taśmy");

            string taśma = s.Remove(położenieGłowicy, 1);
            return (taśma.ToCharArray(), s[położenieGłowicy], położenieGłowicy);
        }

		private static bool czyCzwórkaPoprawna(string linia)
		{			
			Func<char, bool> isLowerLetter = (char c) => { return c >= 'a' && c <= 'z'; };
			Func<char, bool> isUpperLetter = (char c) => { return c >= 'A' && c <= 'Z'; };
			return
				isLowerLetter(linia[0]) &&
				isUpperLetter(linia[1]) &&
				isUpperLetter(linia[2]) &&
				isLowerLetter(linia[3]);				
		}
		
        private static Czwórki parsujProgram(string[] kodProgramu)
        {
			Czwórki czwórki = new Czwórki();
			foreach(string linia in kodProgramu)
			{
				if(string.IsNullOrWhiteSpace(linia)) continue;
				if(!czyCzwórkaPoprawna(linia)) throw new Exception("Niepoprawna linia kodu: " + linia);
				(char, char) bieżącyStan = (linia[0],linia[1]);
				(char, char) nowyStan = (linia[3],linia[2]);
				if(czwórki.ContainsKey(bieżącyStan)) throw new Exception("Program nie może zawierać dwóch linii o tych samych dwóch pierwszych literach");
				czwórki.Add(bieżącyStan, nowyStan);
			}
			return czwórki;
        }

        public Turing(string taśmaZeStanemGłowicy, string[] program)
        {
            var stanMaszyny = analizujTaśmęZeStanemGłowicy(taśmaZeStanemGłowicy);
            this.StanGłowicy = stanMaszyny.stanGłowicy;
			this.PołożenieGłowicy = stanMaszyny.położenieGłowicy;
            this.Taśma = stanMaszyny.taśma;
            this.Program = program;
		}
		
		public void Run()
		{
			sparsowanyProgram = parsujProgram(Program);
			List<string> output = wykonajProgram((Taśma, StanGłowicy, PołożenieGłowicy), sparsowanyProgram);
			Output = output.ToArray();
        }

		private static (char nowyStanGłowicy, char nowaWartośćLubPolecenie)? znajdźPolecenie(
			char stanGłowicy, char wartośćNaTaśmie, Czwórki program)
		{
			(char, char) bieżącyStan = (stanGłowicy, wartośćNaTaśmie);
			if(program.ContainsKey(bieżącyStan)) return program[bieżącyStan];
			else return null;
		}		
		
		private static List<string> wykonajProgram(
			(char[] taśma, char stanGłowicy, int położenieGłowicy) stanMaszyny,
			Czwórki program)
		{
			List<string> historia = new List<string>();
			(char nowyStanGłowicy, char nowaWartośćLubPolecenie)? polecenie;
			while((polecenie = znajdźPolecenie(stanMaszyny.stanGłowicy, stanMaszyny.taśma[stanMaszyny.położenieGłowicy], program)) != null)
			{
				stanMaszyny.stanGłowicy = polecenie.Value.nowyStanGłowicy;
				switch(polecenie.Value.nowaWartośćLubPolecenie)
				{
					case 'L':
						stanMaszyny.położenieGłowicy--;
						//Console.WriteLine("*L");
						break;
					case 'R':
						stanMaszyny.położenieGłowicy++;
						//Console.WriteLine("*R");
						break;
					default:
						stanMaszyny.taśma[stanMaszyny.położenieGłowicy] = polecenie.Value.nowaWartośćLubPolecenie;
						//Console.WriteLine("*1" + stanMaszyny.położenieGłowicy);
						//Console.WriteLine("*1" + polecenie.Value.nowaWartośćLubPolecenie);
						//Console.WriteLine("*1" + stanMaszyny.taśma[stanMaszyny.położenieGłowicy]);
						break;
				}				
				historia.Add(pobierzŁańcuchOpisującyStanMaszyny(stanMaszyny));				
				Console.WriteLine(new string(stanMaszyny.taśma));
			}
			return historia;
		}
			
		
		private static string pobierzŁańcuchOpisującyStanMaszyny((char[] taśma, char stanGłowicy, int położenieGłowicy) stanMaszyny)
		{
			string s = new string(stanMaszyny.taśma);
			//Console.WriteLine("*2" + s);
			s = s.Insert(stanMaszyny.położenieGłowicy, stanMaszyny.stanGłowicy.ToString());
			//Console.WriteLine("*3" + s);
			//Console.WriteLine("*3" + stanMaszyny.położenieGłowicy);
			//Console.WriteLine("*3" + stanMaszyny.stanGłowicy);
			return s;
		}
    }
}