from decimal import Decimal, InvalidOperation
import re

COUNT = 20
HEADER = "Лабораторная работа №1"
TASK = "Задача: найти максимальный элемент списка и поменять его с первым"
FORMAT_HINT = "Можно вводить только целые числа: 10, -5, 1e20\n"

INTEGER_INPUT_PATTERN = re.compile(r"^[+-]?\d+(?:[eE][+-]?\d+)?$")


def parse_number(user_input: str) -> tuple[Decimal, bool]:
    normalized = user_input.strip()
    if normalized == "":
        raise ValueError("Ошибка: пустой ввод. Повторите.")

    if not INTEGER_INPUT_PATTERN.fullmatch(normalized):
        raise ValueError("Ошибка: введите целое число (например, 10 или 1e3).")

    used_scientific = "e" in normalized.lower()

    try:
        number = Decimal(normalized)
    except InvalidOperation as error:
        raise ValueError("Ошибка: введите целое число (например, 10 или 1e3).") from error

    if not number.is_finite():
        raise ValueError("Ошибка: число должно быть конечным.")

    if number != number.to_integral_value():
        raise ValueError("Ошибка: введите целое число (например, 10 или 1e3).")

    return number, used_scientific


def collect_numbers(count: int) -> list[tuple[Decimal, bool]]:
    numbers: list[tuple[Decimal, bool]] = []

    while len(numbers) < count:
        raw_value = input(f"Введите число №{len(numbers) + 1}: ")

        try:
            numbers.append(parse_number(raw_value))
        except ValueError as error:
            print(error)

    return numbers


def swap_first_with_max(numbers: list[tuple[Decimal, bool]]) -> tuple[tuple[Decimal, bool], int]:
    values = [value for value, _ in numbers]
    max_value = max(values)
    max_index = values.index(max_value)
    max_number = numbers[max_index]
    numbers[0], numbers[max_index] = numbers[max_index], numbers[0]
    return max_number, max_index


# Красивый вывод Decimal без лишних нулей
def format_decimal(value: Decimal) -> str:
    normalized = value.normalize()

    # Если число целое
    if normalized == normalized.to_integral():
        return str(normalized.quantize(Decimal(1)))

    return format(normalized, 'f').rstrip('0').rstrip('.')


def format_number(value: Decimal, used_scientific: bool) -> str:
    if used_scientific:
        return f"{value.normalize():e}".replace("e+0", "e+").replace("e-0", "e-")
    return format_decimal(value)


def format_number_list(numbers: list[tuple[Decimal, bool]]) -> str:
    return "[" + ", ".join(format_number(v, sci) for v, sci in numbers) + "]"


def main() -> None:
    print(HEADER)
    print(TASK)
    print(FORMAT_HINT)

    numbers = collect_numbers(COUNT)
    print("\nИсходный список:", format_number_list(numbers))

    max_number, max_index = swap_first_with_max(numbers)
    print("Максимальный элемент:", format_number(*max_number))
    print("Индекс максимального элемента:", max_index)

    print("\nСписок после обмена:", format_number_list(numbers))


if __name__ == "__main__":
    main()