package top100liked

import (
	"fmt"
	"testing"
)

// https://leetcode.cn/problems/find-median-from-data-stream/?envType=study-plan-v2&envId=top-100-liked
//
// 思路：双堆法
// 维护两个堆，把数据流分成"较小的一半"和"较大的一半"：
//   - left：大顶堆，存较小的一半，堆顶是较小半部分的最大值
//   - right：小顶堆，存较大的一半，堆顶是较大半部分的最小值
// 插入时根据当前中位数（left 堆顶）决定放入哪个堆，再平衡两堆大小，
// 保证 |left.Len() - right.Len()| <= 1，这样中位数只需看两堆顶即可。

// 泛型堆，通过 compareFunc 决定是大顶堆还是小顶堆。
// compareFunc(a, b) 返回 true 表示 a 应排在 b 上面（优先级更高）。
type heap[T any] struct {
	data        []T
	compareFunc func(T, T) bool
}

func NewHeap[T any](compareFunc func(T, T) bool) heap[T] {
	return heap[T]{
		compareFunc: compareFunc,
	}
}

// 上浮：从 idx 向上比较，不满足堆序就与父节点交换，直到满足或到根。
func (h *heap[T]) Up(idx int) {
	for (idx-1)/2 >= 0 {
		cur := h.data[idx]
		p := h.data[(idx-1)/2]
		if h.compareFunc(cur, p) {
			h.data[idx], h.data[(idx-1)/2] = h.data[(idx-1)/2], h.data[idx]
			idx = (idx - 1) / 2
		} else {
			break
		}
	}
}

// 下沉：从 idx 向下比较，与优先级更高的子节点交换，直到满足堆序或成为叶子。
func (h *heap[T]) Down(idx int) {
	for {
		l, r := 2*idx+1, 2*idx+2
		m := idx
		if l < len(h.data) && h.compareFunc(h.data[l], h.data[m]) {
			m = l
		}
		if r < len(h.data) && h.compareFunc(h.data[r], h.data[m]) {
			m = r
		}
		if m == idx {
			break
		}
		h.data[idx], h.data[m] = h.data[m], h.data[idx]
		idx = m
	}
}

// 插入：追加到末尾后上浮，保持堆序。
func (h *heap[T]) Push(val T) {
	h.data = append(h.data, val)
	h.Up(len(h.data) - 1)
}

// 弹出堆顶：把末尾元素换到堆顶，删除末尾，再从堆顶下沉。
func (h *heap[T]) Pop() T {
	if len(h.data) <= 0 {
		var zero T
		return zero
	}
	old := h.data[0]
	h.data[0] = h.data[len(h.data)-1]
	h.data = h.data[:len(h.data)-1]
	h.Down(0)
	return old
}

func (h *heap[T]) Top() T {
	if len(h.data) > 0 {
		return h.data[0]
	}
	var zero T
	return zero
}

func (h *heap[T]) Len() int {
	return len(h.data)
}

// MedianFinder 用双堆维护数据流的中位数。
type MedianFinder struct {
	left  heap[int] // 大顶堆，存较小的一半，堆顶是该半部分最大值
	right heap[int] // 小顶堆，存较大的一半，堆顶是该半部分最小值
}

// Constructor：left 用 > 构成大顶堆，right 用 < 构成小顶堆。
func Constructor() MedianFinder {
	return MedianFinder{
		left:  NewHeap(func(i1, i2 int) bool { return i1 > i2 }),
		right: NewHeap(func(i1, i2 int) bool { return i1 < i2 }),
	}
}

// AddNum 插入一个数并保持两堆平衡：
// 1. 第一个数直接放 left；
// 2. 后续数与 left 堆顶比较：>= 堆顶放 right（属于较大半部分），否则放 left；
// 3. 平衡：任一堆比另一堆多超过 1，就搬堆顶到另一侧。
func (this *MedianFinder) AddNum(num int) {
	if this.left.Len() == 0 {
		this.left.Push(num)
		return
	}
	if num >= this.left.Top() {
		this.right.Push(num)
	} else {
		this.left.Push(num)
	}
	if this.left.Len() > this.right.Len()+1 {
		v := this.left.Pop()
		this.right.Push(v)
	}
	if this.right.Len() > this.left.Len()+1 {
		v := this.right.Pop()
		this.left.Push(v)
	}
}

// FindMedian 根据两堆大小关系求中位数：
//   - 总数为偶数：取两堆顶的平均值
//   - 总数为奇数：元素多的那堆堆顶就是中位数
func (this *MedianFinder) FindMedian() float64 {
	switch (this.left.Len() + this.right.Len()) % 2 {
	case 0:
		return (float64(this.left.Top()) + float64(this.right.Top())) / 2
	case 1:
		if this.left.Len() > this.right.Len() {
			return float64(this.left.Top())
		} else {
			return float64(this.right.Top())
		}
	}
	return 0
}

func Test(t *testing.T) {
	medianFinder := Constructor()
	medianFinder.AddNum(1)                 // arr = [1]
	medianFinder.AddNum(2)                 // arr = [1, 2]
	fmt.Println(medianFinder.FindMedian()) // 返回 1.5 ((1 + 2) / 2)
	medianFinder.AddNum(3)                 // arr[1, 2, 3]
	fmt.Println(medianFinder.FindMedian()) // return 2.0
}