package main

import "errors"

// ПРИМЕЧАНИЕ О ПРАВИЛАХ: реализованы базовые правила Го — свободы
// групп камней, взятие групп без свобод, запрет самоубийственного
// хода (кроме случая, когда ход сам берёт вражеские камни и тем
// самым получает свободу), простое правило ко (нельзя немедленно
// воссоздать позицию, существовавшую до хода соперника). Подсчёт
// очков — по КИТАЙСКИМ (площадным) правилам: очки = количество
// своих камней на доске + количество пустых точек, граничащих
// ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО с этим цветом (нейтральные точки, граничащие с
// обоими цветами, не засчитываются никому). Белые получают коми
// (компенсацию за то, что чёрные ходят первыми) — 7.5 очка на
// любом размере доски (в реальности коми иногда варьируется в
// зависимости от размера доски и разновидности правил — здесь для
// простоты используется одно фиксированное значение).
//
// СУЩЕСТВЕННОЕ УПРОЩЕНИЕ: фаза "удаления мёртвых камней" перед
// подсчётом очков НЕ реализована. После двух пасов подряд партия
// сразу же оценивается по камням, буквально оставшимся на доске —
// если камень технически окружён, но не взят взаправду, он
// засчитывается как живой своему цвету. Это значит, что для
// корректного счёта игроки должны реально ВЗЯТЬ мёртвые камни
// соперника до двух пасов, а не полагаться на то, что они "и так
// мертвы". Тройное повторение позиции (супер-ко) не реализовано —
// только простое ко (одна запрещённая точка на один ход вперёд).

// GoColor — цвет камня. GoEmpty используется как значение пустой
// точки на доске.
type GoColor int

const (
	GoEmpty GoColor = iota
	GoBlack
	GoWhite
)

func (c GoColor) Opponent() GoColor {
	switch c {
	case GoBlack:
		return GoWhite
	case GoWhite:
		return GoBlack
	}
	return GoEmpty
}

// GoPos — координаты точки пересечения (0-based, row/col).
type GoPos struct {
	Row, Col int
}

// GoKomi — компенсация очков белым за то, что чёрные ходят первыми.
const GoKomi = 7.5

var (
	ErrGoOutOfBounds = errors.New("точка вне пределов доски")
	ErrGoOccupied    = errors.New("точка уже занята")
	ErrGoSuicide     = errors.New("этот ход самоубийственный — так ходить нельзя")
	ErrGoKoViolation = errors.New("этот ход запрещён правилом ко")
	ErrGoGameOver    = errors.New("партия уже завершена")
)

// GoResult — итог завершившейся партии.
type GoResult struct {
	BlackScore float64
	WhiteScore float64
	Winner     GoColor
}

// GoGameState — полное состояние партии в Го.
type GoGameState struct {
	Size  int
	Board [][]GoColor // Board[row][col]
	Turn  GoColor

	Passes int // подряд идущих пасов (0, 1 или 2 — на 2 партия завершается)

	CapturedByBlack int // сколько камней взяли чёрные (для отображения, не влияет на площадной счёт)
	CapturedByWhite int

	prevBoardBeforeOpponentMove [][]GoColor // снимок доски до хода соперника — для правила ко

	Result *GoResult
}

// NewGoGame создаёт новую пустую партию на доске size x size (обычно
// 9, 13 или 19). Первый ход — за чёрными.
func NewGoGame(size int) *GoGameState {
	board := make([][]GoColor, size)
	for r := range board {
		board[r] = make([]GoColor, size)
	}
	return &GoGameState{Size: size, Board: board, Turn: GoBlack}
}

func (g *GoGameState) inBounds(p GoPos) bool {
	return p.Row >= 0 && p.Row < g.Size && p.Col >= 0 && p.Col < g.Size
}

func goNeighbors(p GoPos) [4]GoPos {
	return [4]GoPos{{p.Row - 1, p.Col}, {p.Row + 1, p.Col}, {p.Row, p.Col - 1}, {p.Row, p.Col + 1}}
}

func cloneGoBoard(b [][]GoColor) [][]GoColor {
	clone := make([][]GoColor, len(b))
	for i, row := range b {
		clone[i] = append([]GoColor{}, row...)
	}
	return clone
}

func boardsEqual(a, b [][]GoColor) bool {
	if a == nil || b == nil {
		return a == nil && b == nil
	}
	if len(a) != len(b) {
		return false
	}
	for i := range a {
		if len(a[i]) != len(b[i]) {
			return false
		}
		for j := range a[i] {
			if a[i][j] != b[i][j] {
				return false
			}
		}
	}
	return true
}

// groupAndLiberties возвращает все точки связной группы одного
// цвета, содержащей pos, и число различных пустых точек-свобод,
// граничащих с этой группой.
func (g *GoGameState) groupAndLiberties(pos GoPos) ([]GoPos, int) {
	color := g.Board[pos.Row][pos.Col]
	visited := map[GoPos]bool{pos: true}
	liberties := map[GoPos]bool{}
	queue := []GoPos{pos}
	group := []GoPos{pos}

	for len(queue) > 0 {
		cur := queue[0]
		queue = queue[1:]
		for _, n := range goNeighbors(cur) {
			if !g.inBounds(n) {
				continue
			}
			switch g.Board[n.Row][n.Col] {
			case GoEmpty:
				liberties[n] = true
			case color:
				if !visited[n] {
					visited[n] = true
					group = append(group, n)
					queue = append(queue, n)
				}
			}
		}
	}
	return group, len(liberties)
}

// removeGroup убирает с доски все камни группы (взятие).
func (g *GoGameState) removeGroup(group []GoPos) {
	for _, p := range group {
		g.Board[p.Row][p.Col] = GoEmpty
	}
}

// Play делает ход текущего игрока в точку pos.
func (g *GoGameState) Play(pos GoPos) error {
	if g.Result != nil {
		return ErrGoGameOver
	}
	if !g.inBounds(pos) {
		return ErrGoOutOfBounds
	}
	if g.Board[pos.Row][pos.Col] != GoEmpty {
		return ErrGoOccupied
	}

	color := g.Turn
	boardBeforeThisMove := cloneGoBoard(g.Board)

	g.Board[pos.Row][pos.Col] = color
	captured := 0
	for _, n := range goNeighbors(pos) {
		if !g.inBounds(n) || g.Board[n.Row][n.Col] != color.Opponent() {
			continue
		}
		group, libs := g.groupAndLiberties(n)
		if libs == 0 {
			g.removeGroup(group)
			captured += len(group)
		}
	}

	_, ownLiberties := g.groupAndLiberties(pos)
	if ownLiberties == 0 {
		g.Board = boardBeforeThisMove // откат: самоубийственный ход
		return ErrGoSuicide
	}

	if boardsEqual(g.Board, g.prevBoardBeforeOpponentMove) {
		g.Board = boardBeforeThisMove // откат: нарушение правила ко
		return ErrGoKoViolation
	}

	if color == GoBlack {
		g.CapturedByBlack += captured
	} else {
		g.CapturedByWhite += captured
	}

	g.prevBoardBeforeOpponentMove = boardBeforeThisMove
	g.Passes = 0
	g.Turn = color.Opponent()
	return nil
}

// Pass — текущий игрок пасует. Два паса подряд завершают партию.
func (g *GoGameState) Pass() error {
	if g.Result != nil {
		return ErrGoGameOver
	}
	g.Passes++
	g.prevBoardBeforeOpponentMove = cloneGoBoard(g.Board)
	g.Turn = g.Turn.Opponent()
	if g.Passes >= 2 {
		g.finishGame()
	}
	return nil
}

// IsLegal проверяет, допустим ли ход в pos для текущего игрока, не
// изменяя реальное состояние партии (использует пробный ход на
// копии доски).
func (g *GoGameState) IsLegal(pos GoPos) bool {
	if g.Result != nil || !g.inBounds(pos) || g.Board[pos.Row][pos.Col] != GoEmpty {
		return false
	}
	sim := &GoGameState{
		Size:                        g.Size,
		Board:                       cloneGoBoard(g.Board),
		Turn:                        g.Turn,
		prevBoardBeforeOpponentMove: g.prevBoardBeforeOpponentMove,
	}
	return sim.Play(pos) == nil
}

// finishGame считает итоговый счёт по площадным (китайским) правилам
// и определяет победителя.
func (g *GoGameState) finishGame() {
	blackScore, whiteScore := 0, 0
	for r := 0; r < g.Size; r++ {
		for c := 0; c < g.Size; c++ {
			switch g.Board[r][c] {
			case GoBlack:
				blackScore++
			case GoWhite:
				whiteScore++
			}
		}
	}

	visited := make([][]bool, g.Size)
	for i := range visited {
		visited[i] = make([]bool, g.Size)
	}
	for r := 0; r < g.Size; r++ {
		for c := 0; c < g.Size; c++ {
			if visited[r][c] || g.Board[r][c] != GoEmpty {
				continue
			}
			region, touchesBlack, touchesWhite := g.floodEmptyRegion(GoPos{r, c}, visited)
			switch {
			case touchesBlack && !touchesWhite:
				blackScore += len(region)
			case touchesWhite && !touchesBlack:
				whiteScore += len(region)
			}
		}
	}

	result := &GoResult{BlackScore: float64(blackScore), WhiteScore: float64(whiteScore) + GoKomi}
	if result.BlackScore > result.WhiteScore {
		result.Winner = GoBlack
	} else {
		result.Winner = GoWhite
	}
	g.Result = result
}

// floodEmptyRegion обходит связную область пустых точек, начиная с
// start, и определяет, граничит ли она с чёрными и/или белыми
// камнями.
func (g *GoGameState) floodEmptyRegion(start GoPos, visited [][]bool) (region []GoPos, touchesBlack, touchesWhite bool) {
	queue := []GoPos{start}
	visited[start.Row][start.Col] = true
	region = append(region, start)

	for len(queue) > 0 {
		cur := queue[0]
		queue = queue[1:]
		for _, n := range goNeighbors(cur) {
			if !g.inBounds(n) {
				continue
			}
			switch g.Board[n.Row][n.Col] {
			case GoEmpty:
				if !visited[n.Row][n.Col] {
					visited[n.Row][n.Col] = true
					region = append(region, n)
					queue = append(queue, n)
				}
			case GoBlack:
				touchesBlack = true
			case GoWhite:
				touchesWhite = true
			}
		}
	}
	return region, touchesBlack, touchesWhite
}