"""
Das Modul stellt Funktionen und Prozeduren bereit, um Bytes in
den Least-Significant-Bits von Pixeldaten-Bytes zu verstecken.


"""
   

def ppmDaten(s):
    """
    liefert zu den Bytes s (bytes) einer ppm-Datei
    [Breite w (int), Höhe h (int), Farbtiefe mv (int),
     Liste der Pixeldaten (bytes)] 
    """
    # Formatbeschreibung: http://netpbm.sourceforge.net/doc/ppm.html
    # zur Kommentarbehandlung
    """
    Before the whitespace character that delimits the raster, any characters
    from a "#" through the next carriage return or newline character, is a
    comment and is ignored. Note that this is rather unconventional, because a
    comment can actually be in the middle of what you might consider a token.
    Note also that this means if you have a comment right before the raster,
    the newline at the end of the comment is not sufficient to delimit the raster.
    """
    def skipcomment(s,i):
        """
        löscht in s (bytearray), wenn Byte Nummer i (int) gleich ord('#') ist,
        alle Bytes bis zum ersten Auftreten von ord('\r')==13 oder
        ord('\n')==10 einschließlich
        """
        if s[i] == ord('#'):
            ac = i
            while not (s[i] in [10,13]):
                i = i + 1
            ec = i
            # print(s[ac:ec+1]) # DEBUG
            del s[ac:ec+1]

    s = bytearray(s)                         # damit man Teile löschen kann
    # Phase 1 magic number
    i = 0                                    # i Byte-Nummer
    skipcomment(s,i)
    i = 1
    skipcomment(s,i)
    if str(s[0:2],'ASCII') != 'P6':
        raise RuntimeError('Fehler in magic number')
    # Phase 2 whitespace ord('\t')==9, ord('\n')==10, ord('\r')==13, ord(' ')==32
    i = 2                                            
    while s[i] in [9,10,13,32]:
        skipcomment(s,i)
        i = i + 1
    # Phase 3 width
    a = i
    while not(s[i] in [9,10,13,32]):
        skipcomment(s,i)
        i = i + 1
    e = i
    w = int(str(s[a:e],'ASCII'))
    # Phase 4 whitespace
    while s[i] in [9,10,13,32]:
        skipcomment(s,i)
        i = i + 1
    # Phase 5 height
    a = i
    while not(s[i] in [9,10,13,32]):
        skipcomment(s,i)
        i = i + 1
    e = i
    h = int(str(s[a:e],'ASCII'))
    # Phase 6 whitespace
    while s[i] in [9,10,13,32]:
        skipcomment(s,i)
        i = i + 1
    # Phase 7 MaxVal
    a = i
    while not(s[i] in [9,10,13,32]):
        skipcomment(s,i)
        i = i + 1
    e = i
    mv = int(str(s[a:e],'ASCII'))
    # Phase 8 single whitespace character
    if not (s[i] in [9,10,13,32]):
        raise RuntimeError('Fehler in single whitespace character')   
    # Phase 9 raster       
    d = s[i+1:]
    return [w,h,mv,d]

def Bytes2Bits(a):
    """
    liefert zum a (bytes) das zugehörige b (bytes),
    das die Einzelbits enthält
    """
    b = bytes(0)
    n = len(a)
    for i in range(n):
        h = a[i]
        for j in range(8):  
            b = b + bytes([(h&128)//128])
            h = h*2
    return b

def Bits2Bytes(b):
    """
    baut aus b (bytes) der Einzelbits a (bytes) der Bytes
    """
    a = bytes(0)
    n = len(b)//8
    for i in range(n):
        h = 128*b[i*8] + 64*b[i*8+1] + 32*b[i*8+2] + 16*b[i*8+3] + \
            8*b[i*8+4] + 4*b[i*8+5] + 2*b[i*8+6] + 1*b[i*8+7]
        a = a + bytes([h])
    return a

def encodeLSB(a,b):
    """
    liefert c (bytearray) zurück, das aus a (bytes) entsteht,
    wenn das LSB jeweils entsprechend b (bytes) gewählt wird
    """
    h = Bytes2Bits(b)
    n = len(h)
    c = bytearray(0)
    for i in range(n):
        c.append( ( a[i]&254 ) + h[i])        # Achtung + bindet stärker als &
    c = c + a[n:]
    return c

def decodeLSB(a,n):
    """
    liefert b (bytes) der Länge n (int) zurück, dessen Bytes aus den
    LSBs von a bestehen
    """
    b = bytes(0)
    for i in range(n):
        h = 128*(a[i*8]%2) + 64*(a[i*8+1]%2) + 32*(a[i*8+2]%2) + 16*(a[i*8+3]%2) + \
            8*(a[i*8+4]%2) + 4*(a[i*8+5]%2) + 2*(a[i*8+6]%2) + 1*(a[i*8+7]%2)
        b = b + bytes([h])
    return b

def encodePPM(ppm1,daten,ppm2):
    """
    erzeugt aus einer ppm-Datei ppm1 (str) und einer Datendatei daten (str)
    eine ppm-Datei ppm2 (str), die die Daten enthält
    """
    # ppm-Datei zerlegen
    datei = open(ppm1,'rb')
    s = datei.read()
    datei.close()
    (b,h,ft,pdaten) = ppmDaten(s)     # Pixel-Daten
    # Nutz-Daten einlesen
    datei = open(daten,'rb')            
    ndaten = datei.read()             # Nutz-Daten                   
    datei.close()
    # Nutz-Daten verbergen
    sdaten = encodeLSB(pdaten,ndaten) # stegano-Daten
    # neue ppm-Datei erzeugen
    header = bytes('P6\n'+str(b)+' '+str(h)+'\n'+str(ft)+'\n','ASCII')
    datei = open(ppm2,'wb')
    datei.write(header)
    datei.write(sdaten)
    datei.close()
    
def decodePPM(ppm,daten,n):
    """
    extrahiert aus einer ppm-Datei ppm (str) eine
    Datendatei daten (str) der Länge n (int)
    """
    # ppm-Datei zerlegen
    datei = open(ppm,'rb')
    s = datei.read()
    datei.close()
    (b,h,ft,pdaten) = ppmDaten(s)     # Pixel-Daten
    # Nutz-Daten extrahieren
    ndaten = decodeLSB(pdaten,n)      # Nutz-Daten
    # daten-Datei erzeugen
    datei = open(daten,'wb')
    datei.write(ndaten)
    datei.close()

def hidePPM(ppm1,daten,ppm2):
    """
    erzeugt aus einer ppm-Datei ppm1 (str) und einer Datendatei daten (str)
    eine ppm-Datei ppm2 (str), die die Daten enthält,
    dabei sind die ersten 6 Bytes die Anzahl der Nutzdaten in ASCII-Ziffern
    """
    # ppm-Datei zerlegen
    datei = open(ppm1,'rb')
    s = datei.read()
    datei.close()
    (b,h,ft,pdaten) = ppmDaten(s)     # Pixel-Daten
    # Nutz-Daten einlesen
    datei = open(daten,'rb')            
    ndaten = datei.read()             # Nutz-Daten                   
    datei.close()
    # Nutz-Daten-Header erzeugen
    n = len(ndaten)                   # Anzahl der Nutzdaten
    head = str(n)
    while len(head) < 6:
        head = '0'+head
    header = bytes(head,'ASCII')
    ndaten = header + ndaten
    # Nutz-Daten verbergen
    sdaten = encodeLSB(pdaten,ndaten) # stegano-Daten
    # neue ppm-Datei erzeugen
    header = bytes('P6\n'+str(b)+' '+str(h)+'\n'+str(ft)+'\n','ASCII')
    datei = open(ppm2,'wb')
    datei.write(header)
    datei.write(sdaten)
    datei.close()

def discoverPPM(ppm,daten):
    """
    extrahiert aus einer ppm-Datei ppm (str) eine Datendatei daten (str),
    dabei wird erwartet, dass die ersten 6 Bytes der Daten die Groesse
    der Datendatei in ASCII-Ziffern angibt
    """
    # ppm-Datei zerlegen
    datei = open(ppm,'rb')
    s = datei.read()
    datei.close()
    (b,h,ft,pdaten) = ppmDaten(s)   # Pixel-Daten
    # Nutz-Daten-Header extrahieren und auswerten
    n = int(str(decodeLSB(pdaten,6),'ASCII'))
    # Nutz-Daten extrahieren
    ndaten = decodeLSB(pdaten,n+6)[6:]  # erste 6 Bytes weglassen
    # daten-Datei erzeugen
    datei = open(daten,'wb')
    datei.write(ndaten)
    datei.close()


if __name__ == "__main__":
    
    # ppmDaten
    s = b'P# seltsam\r6\n# CREATOR: GIMP PNM Filter Version 1.1\n6 1\n25#1234\r5\r\xf3\x08\x08\xf3\xac\x08\xec\xf3\x08\x08\xf3\x08\x08\x16\xf3\xf3\x08\xf3'
    pd = b'\xf3\x08\x08\xf3\xac\x08\xec\xf3\x08\x08\xf3\x08\x08\x16\xf3\xf3\x08\xf3'
    d = ppmDaten(s)
    if d == [6,1,255,pd]:
        print('ppmDaten ok')
        
    # Bytes2Bits, Bits2Bytes
    a = bytes([65,131,66])
    b = Bytes2Bits(a)
    c = Bits2Bytes(b)
    if a == c:
        print('Bytes2Bits, Bits2Bytes ok')
        
    # encodeLSB, einfach
    a = bytes([0,0,0,0,0,0,0,0])
    bitmuster = '01001101'
    b = encodeLSB(a,bytes([int(bitmuster,2)]))
    if b == bytes([0,1,0,0,1,1,0,1]):
        print('encodeLSB, einfach ok')
        
    # encodeLSB, decodeLSB
    import random
    a = bytearray([])
    for i in range(2000):
        a.append(random.randint(0,255))
    st = 'Hallö Welt!€€€'
    inhalt = bytes(st,'utf8')
    n = len(inhalt)
    en = encodeLSB(a,inhalt)
    de = decodeLSB(en,n)
    if st == str(de,'utf8'):
        print('encodeLSB, decodeLSB ok')

    # encodePPM
    encodePPM('spec5.ppm','abc.txt','spec6.ppm')
    decodePPM('spec6.ppm','abc1.txt',6)
    datei = open('abc1.txt','rb')
    dat = datei.read()
    datei.close()
    if dat == bytes('qwertz','ASCII'):
        print('encodePPM ok')

    # decodePPM
    decodePPM('staufine.ppm','daten0.txt',4)
    datei = open('daten0.txt','rb')
    dat = datei.read()
    datei.close()
    if dat == bytes('LK12','ASCII'):
        print('decodePPM ok')

    # hidePPM, discoverPPM
    hidePPM('staufine.ppm','daten1.txt','staufine2.ppm')
    discoverPPM('staufine2.ppm','daten2.txt')
    datei1 = open('daten1.txt','rb')
    dat1 = datei1.read()
    datei1.close()
    datei2 = open('daten2.txt','rb')
    dat2 = datei2.read()
    datei2.close()
    if dat1 == dat2:
        print('hidePPM, discoverPPM ok')