using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Numerics;


/// <summary>
/// Супер-сильный солвер 4-в-ряд на битбордах + Negamax(AlphaBeta) + TT + итеративное углубление.
/// Возвращает индекс колонки 0..6.
/// </summary>
public static class SolverV2
{
    // Поле 6x7 (стандарт Connect4)
    private static int WIDTH = 7;
    private static int HEIGHT = 6;
    private static int CenterCol => WIDTH / 2;
    private static int H1 => HEIGHT + 1; //"сентинел" битом на верх колонки
    private static int MAX_MOVES => WIDTH * HEIGHT;

    /// <summary>
    /// Можешь крутить глубину снаружи (чем выше — тем сильнее, но медленнее).
    /// Реально "очень высокие" глубины становятся возможны за счёт TT и битбордов.
    /// </summary>
    public static int MaxDepth = 20;

    /// <summary>
    /// Ограничение на размер TT (чтобы не раздувать память). При переполнении — чистим.
    /// </summary>
    public static int TranspositionMaxEntries = 1_200_000;

    // Порядок ходов: центр -> к краям (лучше и для игры, и для отсечений)
    //private static readonly int[] MoveOrder = { 3, 2, 4, 1, 5, 0, 6 };
    private static readonly int[] MoveOrder;

    // Битовые маски по колонкам
    private static readonly ulong[] BottomMask = new ulong[WIDTH];
    private static readonly ulong[] ColumnMask = new ulong[WIDTH];
    private static readonly ulong[] TopPlayableMask = new ulong[WIDTH]; // верхняя игровая клетка (6-я строка)

    // Все выигрышные "четвёрки" (для быстрой эвристики)
    private static readonly ulong[] WinningLineMasks;

    // TT
    private enum Bound : byte { Exact, Lower, Upper }
    private struct TTEntry
    {
        public short Value;    // -21..21 + эвристика
        public byte Depth;     // глубина, на которой посчитано
        public Bound Bound;
        public byte BestCol;   // лучший ход (для ordering)
    }

    private static readonly Dictionary<ulong, TTEntry> TT = new Dictionary<ulong, TTEntry>(1 << 20);

    static SolverV2()
    {
        WIDTH = GameManager.instance.Cols;
        HEIGHT = GameManager.instance.Rows;
        MoveOrder = GenerateMoveOrder();
        // Инициализация масок колонок
        for (int c = 0; c < WIDTH; c++)
        {
            BottomMask[c] = 1UL << (c * H1);
            ColumnMask[c] = ((1UL << HEIGHT) - 1UL) << (c * H1); // 6 бит игрового столбца
            TopPlayableMask[c] = 1UL << (c * H1 + (HEIGHT - 1)); // верхняя игровая клетка (row=5)
        }

        // Генерация всех выигрышных линий (четвёрок)
        WinningLineMasks = BuildWinningMasks();
    }
    private static int[] GenerateMoveOrder()
    {
        int center = WIDTH / 2;
        var order = new List<int> { center };
        for (int i = 1; i <= center; i++)
        {
            if (center - i >= 0) order.Add(center - i);
            if (center + i < WIDTH) order.Add(center + i);
        }
        return order.ToArray();
    }
    /// <summary>
    /// Главный метод: верни индекс колонки 0..6, куда бросать фишку.
    /// </summary>
    public static int FindBestMove(CellState[,] board, CellState currentPlayer)
    {
        if (board == null) throw new ArgumentNullException(nameof(board));
        if (board.GetLength(0) != HEIGHT || board.GetLength(1) != WIDTH)
            throw new ArgumentException($"Ожидается board размера [{HEIGHT},{WIDTH}]");

        // Конвертируем в битборды
        ulong p1 = 0, p2 = 0;
        for (int r = 0; r < HEIGHT; r++)
        {
            for (int c = 0; c < WIDTH; c++)
            {
                var cs = board[r, c];
                if (cs == CellState.Empty) continue;

                // В битбордах row=0 снизу. В массиве чаще row=0 сверху => инвертируем
                int br = (HEIGHT - 1) - r; // bottom=0
                ulong bit = 1UL << (c * H1 + br);

                if (cs == CellState.Player1) p1 |= bit;
                else if (cs == CellState.Player2) p2 |= bit;
            }
        }

        ulong mask = p1 | p2;
        if (mask == 0)
        {
            // На пустом поле лучший ход — центр
            return WIDTH / 2;
        }

        // Камень текущего игрока
        ulong currentBits = (currentPlayer == CellState.Player1) ? p1 : p2;

        var pos = new Position(currentBits, mask);

        // Если TT распух — чистим (простая стратегия)
        if (TT.Count > TranspositionMaxEntries) TT.Clear();

        // На всякий: если центр забит и вообще нет ходов
        if (pos.PossibleMovesMask() == 0) return FirstLegalColumn(pos);

        // Итеративное углубление
        int bestCol = FirstLegalColumn(pos);
        int maxDepth = Math.Min(MaxDepth, pos.RemainingMoves());

        // aspiration: можно добавить, но и так хорошо
        for (int depth = 1; depth <= maxDepth; depth++)
        {
            int alpha = -INF;
            int beta = INF;

            int localBestCol = bestCol;
            int localBestScore = -INF;

            // ordering: если в TT есть лучший ход для корня — попробуем первым
            int ttBest = TryGetTTBestMove(pos, out int ttCol) ? ttCol : -1;

            // Ходы (сначала ttBest, потом центр-ориентированный порядок)
            Span<int> cols = stackalloc int[WIDTH];
            int n = BuildOrderedMoves(pos, cols, ttBest);

            for (int i = 0; i < n; i++)
            {
                int col = cols[i];
                ulong move = pos.MoveMask(col);
                if (move == 0) continue;

                var child = pos;
                child.Play(move);

                int score = -Negamax(child, depth - 1, -beta, -alpha);

                if (score > localBestScore)
                {
                    localBestScore = score;
                    localBestCol = col;
                }

                if (score > alpha) alpha = score;
                if (alpha >= beta) break; // отсечение
            }

            bestCol = localBestCol;

            // Если нашли гарантированный выигрыш — можно заканчивать раньше
            if (localBestScore >= WinScore(pos))
                break;
        }

        return bestCol;
    }

    // -------------------- Core search --------------------

    private const int INF = 10_000;

    // Оценка победы "чем быстрее — тем лучше"
    private static int WinScore(Position p)
    {
        // Максимальный выигрыш в терминах "сколько ходов до конца"
        // В классических решателях Connect4 используют диапазон [-21..21]
        return (p.RemainingMoves() + 1) / 2;
    }

    private static int LossScore(Position p) => -WinScore(p);

    private static int Negamax(Position p, int depth, int alpha, int beta)
    {
        // Если соперник уже выиграл предыдущим ходом, мы в проигрыше
        if (HasFour(p.OpponentBits()))
            return LossScore(p);

        ulong possible = p.PossibleMovesMask();
        if (possible == 0)
            return 0; // ничья

        // Быстрая проверка: есть ли выигрышный ход прямо сейчас
        if (p.HasImmediateWinningMove())
            return WinScore(p);

        if (depth <= 0)
            return Evaluate(p);

        // TT probe
        ulong key = p.Key();
        if (TT.TryGetValue(key, out TTEntry entry) && entry.Depth >= depth)
        {
            int v = entry.Value;
            switch (entry.Bound)
            {
                case Bound.Exact: return v;
                case Bound.Lower: alpha = Math.Max(alpha, v); break;
                case Bound.Upper: beta = Math.Min(beta, v); break;
            }
            if (alpha >= beta) return v;
        }

        int originalAlpha = alpha;
        int bestCol = 255;
        int bestValue = -INF;

        // ordering: TT best first
        int ttBest = (entry.BestCol <= WIDTH - 1) ? entry.BestCol : -1;

        Span<int> cols = stackalloc int[WIDTH];
        int n = BuildOrderedMoves(p, cols, ttBest);

        for (int i = 0; i < n; i++)
        {
            int col = cols[i];
            ulong move = p.MoveMask(col);
            if (move == 0) continue;

            var child = p;
            child.Play(move);

            int score = -Negamax(child, depth - 1, -beta, -alpha);

            if (score > bestValue)
            {
                bestValue = score;
                bestCol = col;
            }

            if (score > alpha) alpha = score;
            if (alpha >= beta) break;
        }

        // Store TT
        TTEntry store = new TTEntry
        {
            Value = (short)bestValue,
            Depth = (byte)depth,
            BestCol = (byte)(bestCol == 255 ? CenterCol : bestCol),
            Bound = Bound.Exact
        };

        if (bestValue <= originalAlpha) store.Bound = Bound.Upper;
        else if (bestValue >= beta) store.Bound = Bound.Lower;

        TT[key] = store;

        return bestValue;
    }

    // -------------------- Evaluation --------------------

    private static int Evaluate(Position p)
    {
        // Быстрая эвристика: сколько "открытых" выигрышных линий у текущего игрока минус у оппонента,
        // плюс небольшой приоритет центра (чтобы игра была сильнее на малой глубине).
        ulong cur = p.CurrentBits;
        ulong opp = p.OpponentBits();

        int curOpen = 0;
        int oppOpen = 0;

        for (int i = 0; i < WinningLineMasks.Length; i++)
        {
            ulong m = WinningLineMasks[i];

            // если в линии есть камни оппонента — линия не годится для текущего
            if ((opp & m) == 0) curOpen++;
            // если в линии есть камни текущего — линия не годится для оппонента
            if ((cur & m) == 0) oppOpen++;
        }

        int centerBonus = CenterControlBonus(cur) - CenterControlBonus(opp);

        // Масштабируем, чтобы не перебить "мат" значения (±21)
        // 1) open-lines дают "стратегию", 2) центр слегка помогает
        int score = (curOpen - oppOpen) + 2 * centerBonus;

        // Сжимаем в разумный диапазон
        return Math.Clamp(score / 4, -20, 20);
    }

    private static int CenterControlBonus(ulong bits)
    {
        // колонка 3 (центр)
        int c = CenterCol;
        ulong col = ((1UL << HEIGHT) - 1UL) << (c * H1);
        int count = PopCount(bits & col);
        return count; // чем больше в центре, тем лучше
    }

    // -------------------- Bitboard Position --------------------

    private struct Position
    {
        // Биты текущего игрока (того, кто ходит сейчас)
        public ulong CurrentBits;
        // Биты всех занятых клеток
        public ulong Mask;

        public Position(ulong current, ulong mask)
        {
            CurrentBits = current;
            Mask = mask;
        }

        public int RemainingMoves() => MAX_MOVES - PopCount(Mask);

        public ulong OpponentBits() => Mask ^ CurrentBits;

        public ulong Key()
        {
            // Достаточно устойчивый ключ (не крипто), быстрый
            return CurrentBits ^ (Mask << 1);
        }

        public ulong PossibleMovesMask()
        {
            // Все возможные ходы: для каждой колонки — бит "самого нижнего пустого слота"
            ulong moves = 0;
            for (int c = 0; c < WIDTH; c++)
                moves |= MoveMask(c);
            return moves;
        }

        public ulong MoveMask(int col)
        {
            // move = (mask + bottomMask) & columnMask
            // даёт бит первой пустой ячейки в колонке, либо 0 если колонка полная
            ulong m = (Mask + BottomMask[col]) & ColumnMask[col];
            return m;
        }

        public void Play(ulong move)
        {
            // классическая схема:
            // 1) после хода "текущий игрок" меняется => CurrentBits ^= Mask
            // 2) добавляем камень => Mask |= move
            CurrentBits ^= Mask;
            Mask |= move;
        }

        public bool HasImmediateWinningMove()
        {
            // проверяем каждый ход: приводит ли к 4-в-ряд у текущего игрока
            for (int i = 0; i < WIDTH; i++)
            {
                int c = MoveOrder[i];
                ulong mv = MoveMask(c);
                if (mv == 0) continue;

                ulong after = CurrentBits | mv;
                if (HasFour(after)) return true;
            }
            return false;
        }
    }

    // -------------------- Helpers --------------------

    private static int BuildOrderedMoves(Position p, Span<int> cols, int ttBest)
    {
        int n = 0;

        // 1) TT best первым (если легален)
        if (ttBest >= 0 && ttBest < WIDTH && p.MoveMask(ttBest) != 0)
            cols[n++] = ttBest;

        // 2) остальное — центр->края, без дубликатов
        for (int i = 0; i < MoveOrder.Length; i++)
        {
            int c = MoveOrder[i];
            if (c == ttBest) continue;
            if (p.MoveMask(c) != 0)
                cols[n++] = c;
        }

        return n;
    }

    private static bool TryGetTTBestMove(Position p, out int bestCol)
    {
        if (TT.TryGetValue(p.Key(), out var e) && e.BestCol <= WIDTH - 1)
        {
            bestCol = e.BestCol;
            return true;
        }
        bestCol = -1;
        return false;
    }

    private static int FirstLegalColumn(Position p)
    {
        for (int i = 0; i < MoveOrder.Length; i++)
        {
            int c = MoveOrder[i];
            if (p.MoveMask(c) != 0) return c;
        }
        return 0;
    }

    private static bool HasFour(ulong b)
    {
        // Вертикаль (shift 1)
        ulong m = b & (b >> 1);
        if ((m & (m >> 2)) != 0) return true;

        // Горизонталь (shift H1)
        m = b & (b >> H1);
        if ((m & (m >> (2 * H1))) != 0) return true;

        // Диагональ /
        m = b & (b >> (H1 - 1));
        if ((m & (m >> (2 * (H1 - 1)))) != 0) return true;

        // Диагональ \
        m = b & (b >> (H1 + 1));
        if ((m & (m >> (2 * (H1 + 1)))) != 0) return true;

        return false;
    }

    private static int PopCount(ulong x)
    {
#if NET5_0_OR_GREATER
        return (int)BitOperations.PopCount(x);
#else
        // fallback
        int c = 0;
        while (x != 0) { x &= (x - 1); c++; }
        return c;
#endif
    }

    private static ulong[] BuildWinningMasks()
    {
        var list = new List<ulong>(100);

        // Перебор всех 4-в-ряд масок в нашей бит-разметке
        for (int c = 0; c < WIDTH; c++)
        {
            for (int r = 0; r < HEIGHT; r++)
            {
                // стартовая клетка: (c,r), где r=0 снизу
                int idx = c * H1 + r;
                ulong bit = 1UL << idx;

                // вертикаль (r..r+3)
                if (r + 3 < HEIGHT)
                {
                    ulong m = bit | (bit << 1) | (bit << 2) | (bit << 3);
                    list.Add(m);
                }

                // горизонталь (c..c+3)
                if (c + 3 < WIDTH)
                {
                    ulong m = bit | (bit << H1) | (bit << (2 * H1)) | (bit << (3 * H1));
                    list.Add(m);
                }

                // диагональ \ (c..c+3, r..r+3)
                if (c + 3 < WIDTH && r + 3 < HEIGHT)
                {
                    int s = H1 + 1;
                    ulong m = bit | (bit << s) | (bit << (2 * s)) | (bit << (3 * s));
                    list.Add(m);
                }

                // диагональ / (c..c+3, r..r-3) => тут старт должен быть достаточно высоким
                if (c + 3 < WIDTH && r - 3 >= 0)
                {
                    int s = H1 - 1;
                    ulong m = bit | (bit << s) | (bit << (2 * s)) | (bit << (3 * s));
                    list.Add(m);
                }
            }
        }
        return list.ToArray();
    }
}