// Автономный harness: ТОЧНЫЙ порт Life::nextStep() из old/life/life.cpp
// (Qt-контейнеры заменены на std::vector<unsigned char> с той же семантикой).
//
// Оси: field[i][j], i in [0,wid) = X (столбец), j in [0,hei) = Y (строка).
// Подтверждено painter.cpp: drawRect(i*sclx, j*scly) и mouseEvent: field[x*wid][y*hei].
// ASCII: строк текста = hei (Y), символов в строке = wid (X); ascii[j][i] = field[i][j].
//
// Сборка: g++ -std=c++17 -O2 -o old_ref old_ref.cpp
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

struct Life {
    int wid = 0, hei = 0;
    vector<vector<unsigned char>> field, tmp;

    Life() {}
    Life(int w, int h) { setField(w, h); }

    void setField(int w, int h) {
        wid = w; hei = h;
        field.assign(wid, vector<unsigned char>(hei, 0));
        tmp = field;
    }

    // ---- ТОЧНЫЙ порт Life::nextStep() (баг parent[] сохранён как есть) ----
    void nextStep() {
        int num;
        int parent[8];
        for (int k = 0; k < 8; k++) parent[k] = 0;
        for (int i = 0; i < wid; i++) {
            for (int j = 0; j < hei; j++) {
                num = 0;
                if (i > 0) if (field[i-1][j] > 0) num++, parent[num-1] = field[i-1][j];
                if (j > 0) if (field[i][j-1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i][j-1];
                if (i < wid-1) if (field[i+1][j] > 0) num++, parent[num-1] = field[i+1][j];
                if (j < hei-1) if (field[i][j+1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i][j+1];
                if (i > 0 && j > 0) if (field[i-1][j-1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i-1][j-1];
                if (i > 0 && j < hei-1) if (field[i-1][j+1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i-1][j+1];
                if (i < wid-1 && j > 0) if (field[i+1][j-1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i+1][j-1];
                if (i < wid-1 && j < hei-1) if (field[i+1][j+1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i+1][j+1];
                if (field[i][j] == 0) {
                    if (num == 3) {
                        int firstp = 0, secondp = 0, p = 0;
                        for (int n = 0; n < 8; n++) {
                            if (parent[n] > 0) {
                                if (firstp == 0) firstp = parent[n];
                                else {
                                    if (secondp == 0) secondp = parent[n];
                                    else {
                                        if (parent[n] == secondp) p = secondp;
                                        else p = firstp;
                                    }
                                }
                            }
                        }
                        tmp[i][j] = p;
                    }
                } else {
                    if (num < 2 || num > 3) tmp[i][j] = 0;
                    else tmp[i][j] = field[i][j];
                }
            }
        }
        field = tmp;
    }

    // ---- ЭТАЛОН "чистое большинство" НА ТОРЕ (wrap) ----
    // Соседи за краем берутся с противоположной стороны. Это НОВАЯ опция новой игры
    // (в прототипе old заворотов не было), но правило рождения — то же чистое
    // «большинство из 3 + tie-break наименьший id». Нужен для независимой проверки wrap.
    void nextStepCleanWrap() {
        vector<vector<unsigned char>> out = field;
        for (int i = 0; i < wid; i++) {
            for (int j = 0; j < hei; j++) {
                int cnt[4] = {0,0,0,0};
                int num = 0;
                for (int di = -1; di <= 1; di++) for (int dj = -1; dj <= 1; dj++) {
                    if (!di && !dj) continue;
                    int x = ((i + di) % wid + wid) % wid;
                    int y = ((j + dj) % hei + hei) % hei;
                    if (field[x][y] > 0) { num++; if (field[x][y] < 4) cnt[field[x][y]]++; }
                }
                if (field[i][j] == 0) {
                    if (num == 3) {
                        int best = -1;
                        for (int c = 1; c <= 3; c++) if (cnt[c] >= 2) { best = c; break; }
                        if (best < 0) for (int c = 1; c <= 3; c++) if (cnt[c] == 1) { best = c; break; }
                        out[i][j] = (unsigned char)(best < 0 ? 0 : best);
                    } else out[i][j] = 0;
                } else {
                    if (num < 2 || num > 3) out[i][j] = 0;
                    else out[i][j] = field[i][j];
                }
            }
        }
        field = out;
    }

    // Вариант ровно того же кода, но обход клеток j внешний, i внутренний.
    // Нужен только для проверки зависимости от ПОРЯДКА ОБХОДА.
    void nextStepOrderSwap() {
        int num;
        int parent[8];
        for (int k = 0; k < 8; k++) parent[k] = 0;
        for (int j = 0; j < hei; j++) {
            for (int i = 0; i < wid; i++) {
                num = 0;
                if (i > 0) if (field[i-1][j] > 0) num++, parent[num-1] = field[i-1][j];
                if (j > 0) if (field[i][j-1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i][j-1];
                if (i < wid-1) if (field[i+1][j] > 0) num++, parent[num-1] = field[i+1][j];
                if (j < hei-1) if (field[i][j+1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i][j+1];
                if (i > 0 && j > 0) if (field[i-1][j-1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i-1][j-1];
                if (i > 0 && j < hei-1) if (field[i-1][j+1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i-1][j+1];
                if (i < wid-1 && j > 0) if (field[i+1][j-1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i+1][j-1];
                if (i < wid-1 && j < hei-1) if (field[i+1][j+1] > 0) num++, parent[num-1] = field[i+1][j+1];
                if (field[i][j] == 0) {
                    if (num == 3) {
                        int firstp = 0, secondp = 0, p = 0;
                        for (int n = 0; n < 8; n++) {
                            if (parent[n] > 0) {
                                if (firstp == 0) firstp = parent[n];
                                else {
                                    if (secondp == 0) secondp = parent[n];
                                    else {
                                        if (parent[n] == secondp) p = secondp;
                                        else p = firstp;
                                    }
                                }
                            }
                        }
                        tmp[i][j] = p;
                    }
                } else {
                    if (num < 2 || num > 3) tmp[i][j] = 0;
                    else tmp[i][j] = field[i][j];
                }
            }
        }
        field = tmp;
    }

    // ---- ЭТАЛОН "чистое большинство из 3 живых соседей" ----
    // Правило: клетка рождается ровно при 3 живых соседях, цвет = цвет, встретившийся >=2 раз;
    // если все три разные (1,2,3) -> наименьший id (по AGENTS.md). Выживание/смерть как в Conway.
    void nextStepClean() {
        vector<vector<unsigned char>> out = field;
        for (int i = 0; i < wid; i++) {
            for (int j = 0; j < hei; j++) {
                int cnt[4] = {0,0,0,0};
                int num = 0;
                for (int di = -1; di <= 1; di++) for (int dj = -1; dj <= 1; dj++) {
                    if (!di && !dj) continue;
                    int x = i + di, y = j + dj;
                    if (x < 0 || y < 0 || x >= wid || y >= hei) continue;
                    if (field[x][y] > 0) { num++; if (field[x][y] < 4) cnt[field[x][y]]++; }
                }
                if (field[i][j] == 0) {
                    if (num == 3) {
                        int best = -1;
                        for (int c = 1; c <= 3; c++) if (cnt[c] >= 2) { best = c; break; }
                        if (best < 0) for (int c = 1; c <= 3; c++) if (cnt[c] == 1) { best = c; break; } // tie-break: наименьший id
                        out[i][j] = (unsigned char)(best < 0 ? 0 : best);
                    } else out[i][j] = 0;
                } else {
                    if (num < 2 || num > 3) out[i][j] = 0;
                    else out[i][j] = field[i][j];
                }
            }
        }
        field = out;
    }
};

// ---------- утилиты ASCII ----------
static string fieldToAscii(const Life& L) {
    string s;
    for (int j = 0; j < L.hei; j++) {
        for (int i = 0; i < L.wid; i++) {
            unsigned char v = L.field[i][j];
            s += (v == 0 ? '.' : (v == 1 ? '1' : (v == 2 ? '2' : (char)('0' + v))));
        }
        s += '\n';
    }
    return s;
}

static void loadAscii(Life& L, const vector<string>& lines) {
    int h = (int)lines.size();
    int w = 0;
    for (auto& l : lines) w = max(w, (int)l.size());
    L.setField(w, h);
    for (int j = 0; j < h; j++) {
        for (int i = 0; i < (int)lines[j].size(); i++) {
            char c = lines[j][i];
            if (c == '.' || c == ' ') L.field[i][j] = 0;
            else L.field[i][j] = (unsigned char)(c - '0');
        }
    }
    L.tmp = L.field;
}

static void trimNL(string& s) { while (!s.empty() && (s.back() == '\n')) s.pop_back(); }

// ---------- генератор LCG (детерминированный, без rand()) ----------
struct LCG {
    uint64_t s;
    LCG(uint64_t seed) : s(seed ? seed : 0x9E3779B97F4A7C15ULL) {}
    uint32_t next() { s = s * 6364136223846793005ULL + 1442695040888963407ULL; return (uint32_t)(s >> 33); }
};

static vector<string> genRandom(int w, int h, uint64_t seed, int colors) {
    LCG r(seed);
    vector<string> lines(h, string(w, '.'));
    for (int j = 0; j < h; j++)
        for (int i = 0; i < w; i++) {
            uint32_t t = r.next() % 100;
            if (t < 50) lines[j][i] = '.';
            else lines[j][i] = (char)('1' + (r.next() % colors));
        }
    return lines;
}

static vector<string> splitLines(const string& s) {
    vector<string> out; string cur;
    for (char c : s) { if (c == '\n') { out.push_back(cur); cur.clear(); } else cur += c; }
    if (!cur.empty()) out.push_back(cur);
    return out;
}

struct Case {
    string name;
    vector<string> lines;
    int steps;
};

static string jsonEscape(const string& in) {
    string o;
    for (char c : in) {
        if (c == '\n') o += "\\n";
        else if (c == '\\') o += "\\\\";
        else if (c == '"') o += "\\\"";
        else o += c;
    }
    return o;
}

int main(int argc, char** argv) {
    // CLI: old_ref <file.txt> <steps> [--proto|--clean|--swap|--torus]
    if (argc >= 3 && argv[1][0] != '-') {
        string mode = (argc >= 4) ? argv[3] : "--proto";
        ifstream f(argv[1]);
        string line; vector<string> lines;
        while (getline(f, line)) { if (!line.empty()) lines.push_back(line); }
        int steps = atoi(argv[2]);
        Life L; loadAscii(L, lines);
        cout << fieldToAscii(L);
        for (int s = 0; s < steps; s++) {
            if (mode == "--clean") L.nextStepClean();
            else if (mode == "--torus") L.nextStepCleanWrap();
            else if (mode == "--swap") L.nextStepOrderSwap();
            else L.nextStep();
            cout << "--- step " << (s+1) << " ---\n" << fieldToAscii(L);
        }
        return 0;
    }

    // ---------- Батарея тестов ----------
    vector<Case> cases;
    auto add = [&](string name, vector<string> lines, int steps) { cases.push_back({name, lines, steps}); };

    add("empty5x5", splitLines(".....\n.....\n.....\n.....\n....."), 10);
    add("block2x2_5x5", splitLines(".....\n.11..\n.11..\n.....\n....."), 10);
    add("blinker_h_5x5", splitLines(".....\n.....\n.111.\n.....\n....."), 10);
    add("blinker_v_5x5", splitLines(".....\n..1..\n..1..\n..1..\n....."), 10);
    add("glider_8x8", splitLines("........\n..1.....\n...1....\n.111....\n........\n........\n........\n........"), 10);
    add("single_cell_5x5", splitLines(".....\n.....\n..1..\n.....\n....."), 10);
    add("single_cell_6x6", splitLines("......\n......\n...1..\n......\n......\n......"), 10);

    // Смешанные цвета: ключевые случаи наследования
    // P1 (цвет 1) в форме блока вокруг клетки рождения, один сосед цвета 2.
    add("mix_2_1_5x5", splitLines(".....\n.111.\n.121.\n.111.\n....."), 10);
    add("mix_row_121_5x5", splitLines(".....\n.....\n121..\n.....\n....."), 10);
    // Наследование при рождении: изолированные 3 соседа вокруг пустой клетки (2,2)
    // 112 -> 1; 122 -> 2; 121 -> 1; 221 -> 2
    add("birth_112_5x5", splitLines(".....\n.11..\n.2...\n.....\n....."), 10);
    add("birth_122_5x5", splitLines(".....\n.12..\n.2...\n.....\n....."), 10);
    add("birth_121_5x5", splitLines(".....\n.12..\n.1...\n.....\n....."), 10);
    add("birth_221_5x5", splitLines(".....\n.22..\n.1...\n.....\n....."), 10);
    // Минимальный контрпример бага parent[] (3x3, расходится с чистым большинством на шаге 1)
    add("cc_3x3_stale", splitLines("..2\n2.1\n1.."), 3);

    // Несколько рождений за один шаг в разных местах (проверка порядка обхода)
    add("multi_births_6x6", splitLines("......\n.1.1..\n..1...\n...1.1\n....1.\n......"), 10);

    // Спец-случай: сначала клетка с 4+ соседями (заполнит parent[]), затем рождение
    add("stale_split_6x6", splitLines("......\n.1111.\n.1.1..\n...1..\n......\n......"), 10);

    // Детерминированные "плотные" случайные поля разных размеров/соотношений
    for (int sz : {5, 6, 8, 10, 12}) {
        add("rnd_" + to_string(sz) + "x" + to_string(sz) + "_s1", genRandom(sz, sz, 0x1234u + sz, 2), 10);
        add("rnd_" + to_string(sz) + "x" + to_string(sz) + "_s2", genRandom(sz, sz, 0xABCDu + sz, 2), 10);
    }
    // Только цвет 1 (проверка чистого Conway без цвета)
    add("rnd_8x8_onecolor", genRandom(8, 8, 0x55u, 1), 10);
    // Только цвет 2
    {
        auto g = genRandom(8, 8, 0x77u, 1);
        for (auto& l : g) for (auto& c : l) if (c == '1') c = '2';
        add("rnd_8x8_all2", g, 10);
    }

    // ---------- Прогон + запись эталона ----------
    // Файлы пишутся в текущий каталог (запуск, как правило, из tools/old-ref).
    string json = "[\n";
    bool firstCase = true;

    // для анализа
    struct Div { string name; int step; string got, want; };
    vector<Div> divsClean, divsSwap;

    for (auto& c : cases) {
        Life P; loadAscii(P, c.lines);
        Life Cl; loadAscii(Cl, c.lines);
        Life Sw; loadAscii(Sw, c.lines);

        vector<string> protoSeq, cleanSeq, swapSeq;
        protoSeq.push_back(fieldToAscii(P));
        cleanSeq.push_back(fieldToAscii(Cl));
        swapSeq.push_back(fieldToAscii(Sw));
        for (int s = 0; s < c.steps; s++) {
            P.nextStep();
            Cl.nextStepClean();
            Sw.nextStepOrderSwap();
            protoSeq.push_back(fieldToAscii(P));
            cleanSeq.push_back(fieldToAscii(Cl));
            swapSeq.push_back(fieldToAscii(Sw));
        }

        // ref-файл (все шаги, включая шаг 0)
        {
            ofstream rf("ref-" + c.name + ".txt");
            for (size_t s = 0; s < protoSeq.size(); s++) {
                rf << "=== step " << s << " ===\n" << protoSeq[s];
            }
        }

        // сравнение prototype vs clean / swap
        {
            Life PC; loadAscii(PC, c.lines);
            Life PS; loadAscii(PS, c.lines);
            for (size_t s = 1; s < protoSeq.size(); s++) {
                if (divsClean.empty() || true) {
                    // отмечаем первое расхождение на каждом шаге отдельно
                }
                if (cleanSeq[s] != protoSeq[s]) {
                    divsClean.push_back({c.name, (int)s, protoSeq[s], cleanSeq[s]});
                }
                if (swapSeq[s] != protoSeq[s]) {
                    divsSwap.push_back({c.name, (int)s, protoSeq[s], swapSeq[s]});
                }
            }
        }

        // JSON
        json += string(firstCase ? "" : ",\n") + "  {\"name\":\"" + c.name + "\",\"w\":" + to_string(P.wid) +
                ",\"h\":" + to_string(P.hei) + ",\"steps\":[";
        for (size_t s = 0; s < protoSeq.size(); s++) {
            json += (s ? "," : "") + string("\"") + jsonEscape(protoSeq[s]) + "\"";
        }
        json += "]}";
        firstCase = false;
    }
    json += "\n]\n";
    {
        ofstream jf("reference.json");
        jf << json;
    }

    // ---------- Поиск минимального контрпримера (prototype != clean) ----------
    // Перебор всех полей 3x3 с цветами {0,1,2}: 3^9 = 19683.
    string bestCounter;
    int bestLive = 99;
    for (int code = 0; code < 19683; code++) {
        int t = code;
        vector<string> lines(3, string(3, '.'));
        for (int k = 0; k < 9; k++) {
            int v = t % 3; t /= 3;
            lines[k / 3][k % 3] = (v == 0 ? '.' : (char)('0' + v));
        }
        Life A; loadAscii(A, lines);
        Life B; loadAscii(B, lines);
        A.nextStep(); B.nextStepClean();
        if (fieldToAscii(A) != fieldToAscii(B)) {
            int live = 0;
            for (auto& l : lines) for (char c : l) if (c != '.') live++;
            if (live < bestLive) {
                bestLive = live;
                bestCounter = lines[0] + "\n" + lines[1] + "\n" + lines[2] + "\n";
            }
        }
    }

    // Также перебор 4x4? 3^16 = 43M — дорого, пропускаем; случайный поиск 4x4/5x5.
    string rndCounter;
    {
        LCG r(0xC0FFEEu);
        for (int iter = 0; iter < 300000; iter++) {
            int w = 4 + (r.next() % 3), h = 4 + (r.next() % 3);
            vector<string> lines(h, string(w, '.'));
            for (int j = 0; j < h; j++) for (int i = 0; i < w; i++) {
                uint32_t t = r.next() % 100;
                lines[j][i] = (t < 55 ? '.' : (char)('1' + r.next() % 2));
            }
            Life A; loadAscii(A, lines);
            Life B; loadAscii(B, lines);
            A.nextStep(); B.nextStepClean();
            if (fieldToAscii(A) != fieldToAscii(B)) {
                int live = 0; string s;
                for (auto& l : lines) { s += l + "\n"; for (char c : l) if (c != '.') live++; }
                if (rndCounter.empty()) rndCounter = s + "// live=" + to_string(live) + "\n";
            }
        }
    }

    // ---------- Проверка "протечки цвета": рождённый цвет всегда среди соседей? ----------
    long long leakCount = 0, birthCount = 0;
    {
        LCG lk(0xBEEF1234u);
        for (int iter = 0; iter < 300000; iter++) {
            int w = 4 + (lk.next() % 9), h = 4 + (lk.next() % 9);
            vector<string> lines(h, string(w, '.'));
            for (int j = 0; j < h; j++) for (int i = 0; i < w; i++) {
                uint32_t t = lk.next() % 100;
                lines[j][i] = (t < 50 ? '.' : (char)('1' + lk.next() % 2));
            }
            Life A; loadAscii(A, lines);
            auto before = A.field;
            A.nextStep();
            for (int i = 0; i < w; i++) for (int j = 0; j < h; j++) {
                if (before[i][j] == 0 && A.field[i][j] != 0) {
                    birthCount++;
                    bool among = false;
                    for (int di = -1; di <= 1; di++) for (int dj = -1; dj <= 1; dj++) {
                        if (!di && !dj) continue;
                        int x = i + di, y = j + dj;
                        if (x < 0 || y < 0 || x >= w || y >= h) continue;
                        if (before[x][y] == A.field[i][j]) among = true;
                    }
                    if (!among) leakCount++;
                }
            }
        }
    }

    // ---------- Отчёт в stdout ----------
    cout << "===== HARNESS: эталон записан =====\n";
    cout << "Cases: " << cases.size() << "\n";
    cout << "reference.json: ./reference.json\n";
    cout << "ref-*.txt: " << cases.size() << " файлов\n\n";

    cout << "===== prototype vs CLEAN majority (расхождения) =====\n";
    if (divsClean.empty()) cout << "нет расхождений ни на одном шаге\n";
    else {
        cout << "всего расхождений (шаг/кейс): " << divsClean.size() << "\n";
        for (size_t i = 0; i < divsClean.size() && i < 40; i++) {
            cout << "[" << i << "] case=" << divsClean[i].name << " step=" << divsClean[i].step << "\n";
            cout << "  proto:\n" << divsClean[i].got;
            cout << "  clean:\n" << divsClean[i].want;
        }
    }

    cout << "\n===== prototype vs ORDER-SWAPPED (расхождения) =====\n";
    if (divsSwap.empty()) cout << "нет расхождений — результат не зависит от порядка обхода на этой батарее\n";
    else {
        cout << "всего расхождений: " << divsSwap.size() << "\n";
        for (size_t i = 0; i < divsSwap.size() && i < 20; i++) {
            cout << "[" << i << "] case=" << divsSwap[i].name << " step=" << divsSwap[i].step << "\n";
            cout << "  x-major(proto):\n" << divsSwap[i].got;
            cout << "  y-major(swap):\n" << divsSwap[i].want;
        }
    }

    cout << "\n===== Минимальный контрпример (proto != clean) в 3x3 =====\n";
    if (bestCounter.empty()) cout << "в 3x3 не найдено\n";
    else cout << "live=" << bestLive << "\n" << bestCounter;

    cout << "\n===== Проверка протечки цвета (300000 случайных полей) =====\n";
    cout << "рождений всего: " << birthCount << ", цвет НЕ среди соседей: " << leakCount << "\n";

    cout << "\n===== Первый случайный контрпример 4..6 =====\n";
    if (rndCounter.empty()) cout << "не найдено\n";
    else cout << rndCounter;

    return 0;
}