package com.heu.wsq.leetcode.bingchaji;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

/**
 * 399. 除法求值
 * @author wsq
 * @date 2021/1/6
 * 给你一个变量对数组 equations 和一个实数值数组 values 作为已知条件，其中 equations[i] = [Ai, Bi] 和 values[i] 共同表示等式 Ai / Bi = values[i] 。每个 Ai 或 Bi 是一个表示单个变量的字符串。
 * 另有一些以数组 queries 表示的问题，其中 queries[j] = [Cj, Dj] 表示第 j 个问题，请你根据已知条件找出 Cj / Dj = ? 的结果作为答案。
 * 返回 所有问题的答案 。如果存在某个无法确定的答案，则用 -1.0 替代这个答案。
 * 注意：输入总是有效的。你可以假设除法运算中不会出现除数为 0 的情况，且不存在任何矛盾的结果。
 *
 * 示例 1：
 * 输入：equations = [["a","b"],["b","c"]], values = [2.0,3.0], queries = [["a","c"],["b","a"],["a","e"],["a","a"],["x","x"]]
 * 输出：[6.00000,0.50000,-1.00000,1.00000,-1.00000]
 * 解释：
 * 条件：a / b = 2.0, b / c = 3.0
 * 问题：a / c = ?, b / a = ?, a / e = ?, a / a = ?, x / x = ?
 * 结果：[6.0, 0.5, -1.0, 1.0, -1.0 ]
 *
 * 链接：https://leetcode-cn.com/problems/evaluate-division
 */
public class CalcEquation {
    public double[] calcEquation(List<List<String>> equations, double[] values, List<List<String>> queries){
        int equationSize = equations.size();
        UnionFind unionFind = new UnionFind(2 * equationSize);
        // 第一步，预处理，将字母与id进行映射，使得底层能用数组实现
        Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>(2 * equationSize);
        int id = 0;
        for (int i = 0; i < equationSize; i++){
            List<String> equation = equations.get(i);
            String var1 = equation.get(0);
            String var2 = equation.get(1);
            // 保存映射关系
            if (!hashMap.containsKey(var1)){
                hashMap.put(var1, id);
                id++;
            }
            if (!hashMap.containsKey(var2)){
                hashMap.put(var2, id);
                id++;
            }
            unionFind.union(hashMap.get(var1), hashMap.get(var2), values[i]);
        }
        // 第二部，做查询
        int queriesSize = queries.size();
        double[] ans = new double[queriesSize];
        for (int i = 0; i < queriesSize; i++){
            List<String> query = queries.get(i);
            String var1 = query.get(0);
            String var2 = query.get(1);
            // 获取对应的id
            Integer id1 = hashMap.get(var1);
            Integer id2 = hashMap.get(var2);
            if (id1 == null || id2 == null){
                ans[i] = -1.0d;
            }else{
                ans[i] = unionFind.isConnected(id1, id2);
            }
        }
        return ans;
    }
    private class UnionFind{
        /**
         * 保存当前结点的父结点
         */
        private int[] parent;
        /**
         * 指向父结点的权值
         */
        private double[] weight;

        public UnionFind(int n){
            this.parent = new int[n];
            this.weight = new double[n];
            // 初始化数组状态
            for (int i = 0; i < n; i++){
                this.parent[i] = i;
                this.weight[i] = 1.0d;
            }
        }

        public void union(Integer x, Integer y, double value) {
            int rootX = find(x);
            int rootY = find(y);
            if (rootX == rootY){
                return;
            }
            parent[rootX] = rootY;
            weight[rootX] = weight[y] * value / weight[x];
        }

        private int find(int x){
            if (x != parent[x]){
                int origin = parent[x];
                parent[x] = find(origin);
                weight[x] *= weight[origin];
            }
            return parent[x];
        }

        public double isConnected(Integer x, Integer y) {
            int rootX = find(x);
            int rootY = find(y);
            if (rootX == rootY){
                return weight[x] / weight[y];
            }else{
                return -1.0d;
            }
        }
    }
}