package main

import (
	"container/heap"
	"fmt"
)

type Interface interface {
	sort.Interface
	Push(x interface{}) // add x as element Len()
	Pop() interface{}   // remove and return element Len() - 1.
}

type Interface interface {
	// Len is the number of elements in the collection.
	Len() int
	// Less reports whether the element with
	// index i should sort before the element with index j.
	Less(i, j int) bool
	// Swap swaps the elements with indexes i and j.
	Swap(i, j int)
}

type IntHeap []int  // 定義一個(gè)類型

func (h IntHeap) Len() int { return len(h) }  // 綁定len方法,返回長(zhǎng)度
func (h IntHeap) Less(i, j int) bool {  // 綁定less方法
	return h[i] < h[j]  // 如果h[i]<h[j]生成的就是小根堆，如果h[i]>h[j]生成的就是大根堆
}
func (h IntHeap) Swap(i, j int) {  // 綁定swap方法，交換兩個(gè)元素位置
	h[i], h[j] = h[j], h[i]
}

func (h *IntHeap) Pop() interface{} {  // 綁定pop方法，從最后拿出一個(gè)元素并返回
	old := *h
	n := len(old)
	x := old[n-1]
	*h = old[0 : n-1]
	return x
}

func (h *IntHeap) Push(x interface{}) {  // 綁定push方法，插入新元素
	*h = append(*h, x.(int))
}

func main() {
	h := &IntHeap{2, 1, 5, 6, 4, 3, 7, 9, 8, 0}  // 創(chuàng)建slice
	heap.Init(h)  // 初始化heap
	fmt.Println(*h)
	fmt.Println(heap.Pop(h))  // 調(diào)用pop
	heap.Push(h, 6)  // 調(diào)用push
	fmt.Println(*h)
	for len(*h) > 0 {
		fmt.Printf("%d ", heap.Pop(h))
	}
}

h := &IntHeap{3, 8, 6}  // 創(chuàng)建IntHeap類型的原始數(shù)據(jù)
func Init(h Interface)  // 對(duì)heap進(jìn)行初始化，生成小根堆（或大根堆）
func Push(h Interface, x interface{})  // 往堆里面插入內(nèi)容
func Pop(h Interface) interface{}  // 從堆頂pop出內(nèi)容
func Remove(h Interface, i int) interface{}  // 從指定位置刪除數(shù)據(jù)，并返回刪除的數(shù)據(jù)
func Fix(h Interface, i int)  // 從i位置數(shù)據(jù)發(fā)生改變后，對(duì)堆再平衡，優(yōu)先級(jí)隊(duì)列使用到了該方法

// A heap must be initialized before any of the heap operations
// can be used. Init is idempotent with respect to the heap invariants
// and may be called whenever the heap invariants may have been invalidated.
// Its complexity is O(n) where n = h.Len().
//
func Init(h Interface) {
	// heapify
	n := h.Len()  // 獲取數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度
	for i := n/2 - 1; i >= 0; i-- {  // 從長(zhǎng)度的一半開始，一直到第0個(gè)數(shù)據(jù)，每個(gè)位置都調(diào)用down方法，down方法實(shí)現(xiàn)的功能是保證從該位置往下保證形成堆
		down(h, i, n)
	}
}

func down(h Interface, i0, n int) bool {
	i := i0  // 中間變量，第一次存儲(chǔ)的是需要保證往下需要形成堆的節(jié)點(diǎn)位置
	for {  // 死循環(huán)
		j1 := 2*i + 1  // i節(jié)點(diǎn)的左子孩子
		if j1 >= n || j1 < 0 { // j1 < 0 after int overflow  // 保證其左子孩子沒有越界
			break
		}
		j := j1 // left child  // 中間變量j先賦值為左子孩子，之后j將被賦值為左右子孩子中最?。ù螅┑囊粋€(gè)孩子的位置
		if j2 := j1 + 1; j2 < n && !h.Less(j1, j2) {
			j = j2 // = 2*i + 2  // right child
		}  // 這之后，j被賦值為兩個(gè)孩子中的最小（大）孩子的位置（最小或最大由Less中定義的決定）
		if !h.Less(j, i) {
			break
		}  // 若j大于（小于）i，則終止循環(huán)
		h.Swap(i, j)  // 否則交換i和j位置的值
		i = j  // 令i=j，繼續(xù)循環(huán)，保證j位置的子數(shù)是堆結(jié)構(gòu)
	}
	return i > i0
}

func up(h Interface, j int) {
	for {  // 死循環(huán)
		i := (j - 1) / 2 // parent  // j節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)
		if i == j || !h.Less(j, i) {  // 如果越界，或者滿足堆的條件，則結(jié)束循環(huán)
			break
		}
		h.Swap(i, j)  // 否則將該節(jié)點(diǎn)和父節(jié)點(diǎn)交換
		j = i  // 對(duì)父節(jié)點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行檢查直到根節(jié)點(diǎn)
	}
}

func Push(h Interface, x interface{}) {
	h.Push(x)  // 將新插入進(jìn)來的節(jié)點(diǎn)放到最后
	up(h, h.Len()-1)  // 確保新插進(jìn)來的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)上能保證堆結(jié)構(gòu)
}

func Pop(h Interface) interface{} {
	n := h.Len() - 1  // 把最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)和第一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換，之后，從根節(jié)點(diǎn)開始重新保證堆結(jié)構(gòu)，最后把最后那個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)丟出并返回
	h.Swap(0, n)
	down(h, 0, n)
	return h.Pop()
}

func Remove(h Interface, i int) interface{} {
	n := h.Len() - 1  pop只是remove的特殊情況，remove是把i位置的節(jié)點(diǎn)和最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交換，之后保證從i節(jié)點(diǎn)往下及往上都保證堆結(jié)構(gòu)，最后把最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)丟出并返回
	if n != i {
		h.Swap(i, n)
		down(h, i, n)
		up(h, i)
	}
	return h.Pop()
}

func Fix(h Interface, i int) {
	if !down(h, i, h.Len()) {  // i節(jié)點(diǎn)的數(shù)值發(fā)生改變后，需要保證堆的再平衡，先調(diào)用down保證該節(jié)點(diǎn)下面的堆結(jié)構(gòu)，如果有位置交換，則需要保證該節(jié)點(diǎn)往上的堆結(jié)構(gòu)，否則就不需要往上保證堆結(jié)構(gòu)，一個(gè)小小的優(yōu)化
		up(h, i)
	}
}

package main

import (
	"container/heap"
	"fmt"
)

type Item struct {
	value    string // 優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)，可以是任意類型，這里使用string
	priority int    // 優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)
	index    int    // index是該節(jié)點(diǎn)在堆中的位置
}

// 優(yōu)先級(jí)隊(duì)列需要實(shí)現(xiàn)heap的interface
type PriorityQueue []*Item

// 綁定Len方法
func (pq PriorityQueue) Len() int {
	return len(pq)
}

// 綁定Less方法，這里用的是小于號(hào)，生成的是小根堆
func (pq PriorityQueue) Less(i, j int) bool {
	return pq[i].priority < pq[j].priority
}

// 綁定swap方法
func (pq PriorityQueue) Swap(i, j int) {
	pq[i], pq[j] = pq[j], pq[i]
	pq[i].index, pq[j].index = i, j
}

// 綁定put方法，將index置為-1是為了標(biāo)識(shí)該數(shù)據(jù)已經(jīng)出了優(yōu)先級(jí)隊(duì)列了
func (pq *PriorityQueue) Pop() interface{} {
	old := *pq
	n := len(old)
	item := old[n-1]
	*pq = old[0 : n-1]
	item.index = -1
	return item
}

// 綁定push方法
func (pq *PriorityQueue) Push(x interface{}) {
	n := len(*pq)
	item := x.(*Item)
	item.index = n
	*pq = append(*pq, item)
}

// 更新修改了優(yōu)先級(jí)和值的item在優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中的位置
func (pq *PriorityQueue) update(item *Item, value string, priority int) {
	item.value = value
	item.priority = priority
	heap.Fix(pq, item.index)
}

func main() {
	// 創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)并設(shè)計(jì)他們的優(yōu)先級(jí)
	items := map[string]int{"二毛": 5, "張三": 3, "狗蛋": 9}
	i := 0
	pq := make(PriorityQueue, len(items)) // 創(chuàng)建優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，并初始化
	for k, v := range items {             // 將節(jié)點(diǎn)放到優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中
		pq[i] = &Item{
			value:    k,
			priority: v,
			index:    i}
		i++
	}
	heap.Init(&pq) // 初始化堆
	item := &Item{ // 創(chuàng)建一個(gè)item
		value:    "李四",
		priority: 1,
	}
	heap.Push(&pq, item)           // 入優(yōu)先級(jí)隊(duì)列
	pq.update(item, item.value, 6) // 更新item的優(yōu)先級(jí)
	for len(pq) > 0 {
		item := heap.Pop(&pq).(*Item)
		fmt.Printf("%.2d:%s index:%.2d\n", item.priority, item.value, item.index)
	}
}