/*-------------------------------------------------------------------------
 *
 * spgquadtreeproc.c
 *   implementation of quad tree over points for SP-GiST
 *
 *
 * Portions Copyright (c) 1996-2025, PostgreSQL Global Development Group
 * Portions Copyright (c) 1994, Regents of the University of California
 *
 * IDENTIFICATION
 *   src/backend/access/spgist/spgquadtreeproc.c
 *
 *-------------------------------------------------------------------------
 */

#include "postgres.h"

#include "access/spgist.h"
#include "access/spgist_private.h"
#include "access/stratnum.h"
#include "catalog/pg_type.h"
#include "utils/float.h"
#include "utils/fmgrprotos.h"
#include "utils/geo_decls.h"

Datum
spg_quad_config(PG_FUNCTION_ARGS)
{
 /* spgConfigIn *cfgin = (spgConfigIn *) PG_GETARG_POINTER(0); */
 spgConfigOut *cfg = (spgConfigOut *) PG_GETARG_POINTER(1);

 cfg->prefixType = POINTOID;
 cfg->labelType = VOIDOID; /* we don't need node labels */
 cfg->canReturnData = true;
 cfg->longValuesOK = false;
 PG_RETURN_VOID();
}

#define SPTEST(f, x, y) \
 DatumGetBool(DirectFunctionCall2(f, PointPGetDatum(x), PointPGetDatum(y)))

/*
 * Determine which quadrant a point falls into, relative to the centroid.
 *
 * Quadrants are identified like this:
 *
 *  4 |  1
 * ----+-----
 *  3 |  2
 *
 * Points on one of the axes are taken to lie in the lowest-numbered
 * adjacent quadrant.
 */
static int16
getQuadrant(Point *centroid, Point *tst)
{
 if ((SPTEST(point_above, tst, centroid) ||
   SPTEST(point_horiz, tst, centroid)) &&
  (SPTEST(point_right, tst, centroid) ||
   SPTEST(point_vert, tst, centroid)))
  return 1;

 if (SPTEST(point_below, tst, centroid) &&
  (SPTEST(point_right, tst, centroid) ||
   SPTEST(point_vert, tst, centroid)))
  return 2;

 if ((SPTEST(point_below, tst, centroid) ||
   SPTEST(point_horiz, tst, centroid)) &&
  SPTEST(point_left, tst, centroid))
  return 3;

 if (SPTEST(point_above, tst, centroid) &&
  SPTEST(point_left, tst, centroid))
  return 4;

 elog(ERROR, "getQuadrant: impossible case");
 return 0;
}

/* Returns bounding box of a given quadrant inside given bounding box */
static BOX *
getQuadrantArea(BOX *bbox, Point *centroid, int quadrant)
{
 BOX     *result = (BOX *) palloc(sizeof(BOX));

 switch (quadrant)
 {
  case 1:
   result->high = bbox->high;
   result->low = *centroid;
   break;
  case 2:
   result->high.x = bbox->high.x;
   result->high.y = centroid->y;
   result->low.x = centroid->x;
   result->low.y = bbox->low.y;
   break;
  case 3:
   result->high = *centroid;
   result->low = bbox->low;
   break;
  case 4:
   result->high.x = centroid->x;
   result->high.y = bbox->high.y;
   result->low.x = bbox->low.x;
   result->low.y = centroid->y;
   break;
 }

 return result;
}

Datum
spg_quad_choose(PG_FUNCTION_ARGS)
{
 spgChooseIn *in = (spgChooseIn *) PG_GETARG_POINTER(0);
 spgChooseOut *out = (spgChooseOut *) PG_GETARG_POINTER(1);
 Point    *inPoint = DatumGetPointP(in->datum),
      *centroid;

 if (in->allTheSame)
 {
  out->resultType = spgMatchNode;
  /* nodeN will be set by core */
  out->result.matchNode.levelAdd = 0;
  out->result.matchNode.restDatum = PointPGetDatum(inPoint);
  PG_RETURN_VOID();
 }

 Assert(in->hasPrefix);
 centroid = DatumGetPointP(in->prefixDatum);

 Assert(in->nNodes == 4);

 out->resultType = spgMatchNode;
 out->result.matchNode.nodeN = getQuadrant(centroid, inPoint) - 1;
 out->result.matchNode.levelAdd = 0;
 out->result.matchNode.restDatum = PointPGetDatum(inPoint);

 PG_RETURN_VOID();
}

#ifdef USE_MEDIAN
static int
x_cmp(const void *a, const void *b, void *arg)
{
 Point    *pa = *(Point **) a;
 Point    *pb = *(Point **) b;

 if (pa->x == pb->x)
  return 0;
 return (pa->x > pb->x) ? 1 : -1;
}

static int
y_cmp(const void *a, const void *b, void *arg)
{
 Point    *pa = *(Point **) a;
 Point    *pb = *(Point **) b;

 if (pa->y == pb->y)
  return 0;
 return (pa->y > pb->y) ? 1 : -1;
}
#endif

Datum
spg_quad_picksplit(PG_FUNCTION_ARGS)
{
 spgPickSplitIn *in = (spgPickSplitIn *) PG_GETARG_POINTER(0);
 spgPickSplitOut *out = (spgPickSplitOut *) PG_GETARG_POINTER(1);
 int   i;
 Point    *centroid;

#ifdef USE_MEDIAN
 /* Use the median values of x and y as the centroid point */
 Point   **sorted;

 sorted = palloc(sizeof(*sorted) * in->nTuples);
 for (i = 0; i < in->nTuples; i++)
  sorted[i] = DatumGetPointP(in->datums[i]);

 centroid = palloc(sizeof(*centroid));

 qsort(sorted, in->nTuples, sizeof(*sorted), x_cmp);
 centroid->x = sorted[in->nTuples >> 1]->x;
 qsort(sorted, in->nTuples, sizeof(*sorted), y_cmp);
 centroid->y = sorted[in->nTuples >> 1]->y;
#else
 /* Use the average values of x and y as the centroid point */
 centroid = palloc0(sizeof(*centroid));

 for (i = 0; i < in->nTuples; i++)
 {
  centroid->x += DatumGetPointP(in->datums[i])->x;
  centroid->y += DatumGetPointP(in->datums[i])->y;
 }

 centroid->x /= in->nTuples;
 centroid->y /= in->nTuples;
#endif

 out->hasPrefix = true;
 out->prefixDatum = PointPGetDatum(centroid);

 out->nNodes = 4;
 out->nodeLabels = NULL;  /* we don't need node labels */

 out->mapTuplesToNodes = palloc(sizeof(int) * in->nTuples);
 out->leafTupleDatums = palloc(sizeof(Datum) * in->nTuples);

 for (i = 0; i < in->nTuples; i++)
 {
  Point    *p = DatumGetPointP(in->datums[i]);
  int   quadrant = getQuadrant(centroid, p) - 1;

  out->leafTupleDatums[i] = PointPGetDatum(p);
  out->mapTuplesToNodes[i] = quadrant;
 }

 PG_RETURN_VOID();
}


Datum
spg_quad_inner_consistent(PG_FUNCTION_ARGS)
{
 spgInnerConsistentIn *in = (spgInnerConsistentIn *) PG_GETARG_POINTER(0);
 spgInnerConsistentOut *out = (spgInnerConsistentOut *) PG_GETARG_POINTER(1);
 Point    *centroid;
 BOX   infbbox;
 BOX     *bbox = NULL;
 int   which;
 int   i;

 Assert(in->hasPrefix);
 centroid = DatumGetPointP(in->prefixDatum);

 /*
  * When ordering scan keys are specified, we've to calculate distance for
  * them.  In order to do that, we need calculate bounding boxes for all
  * children nodes.  Calculation of those bounding boxes on non-zero level
  * require knowledge of bounding box of upper node.  So, we save bounding
  * boxes to traversalValues.
 */
 if (in->norderbys > 0)
 {
  out->distances = (double **) palloc(sizeof(double *) * in->nNodes);
  out->traversalValues = (void **) palloc(sizeof(void *) * in->nNodes);

  if (in->level == 0)
  {
   double  inf = get_float8_infinity();

   infbbox.high.x = inf;
   infbbox.high.y = inf;
   infbbox.low.x = -inf;
   infbbox.low.y = -inf;
   bbox = &infbbox;
  }
  else
  {
   bbox = in->traversalValue;
   Assert(bbox);
  }
 }

 if (in->allTheSame)
 {
  /* Report that all nodes should be visited */
  out->nNodes = in->nNodes;
  out->nodeNumbers = (int *) palloc(sizeof(int) * in->nNodes);
  for (i = 0; i < in->nNodes; i++)
  {
   out->nodeNumbers[i] = i;

   if (in->norderbys > 0)
   {
    MemoryContext oldCtx = MemoryContextSwitchTo(in->traversalMemoryContext);

    /* Use parent quadrant box as traversalValue */
    BOX     *quadrant = box_copy(bbox);

    MemoryContextSwitchTo(oldCtx);

    out->traversalValues[i] = quadrant;
    out->distances[i] = spg_key_orderbys_distances(BoxPGetDatum(quadrant), false,
                  in->orderbys, in->norderbys);
   }
  }
  PG_RETURN_VOID();
 }

 Assert(in->nNodes == 4);

 /* "which" is a bitmask of quadrants that satisfy all constraints */
 which = (1 << 1) | (1 << 2) | (1 << 3) | (1 << 4);

 for (i = 0; i < in->nkeys; i++)
 {
  Point    *query = DatumGetPointP(in->scankeys[i].sk_argument);
  BOX     *boxQuery;

  switch (in->scankeys[i].sk_strategy)
  {
   case RTLeftStrategyNumber:
    if (SPTEST(point_right, centroid, query))
     which &= (1 << 3) | (1 << 4);
    break;
   case RTRightStrategyNumber:
    if (SPTEST(point_left, centroid, query))
     which &= (1 << 1) | (1 << 2);
    break;
   case RTSameStrategyNumber:
    which &= (1 << getQuadrant(centroid, query));
    break;
   case RTBelowStrategyNumber:
   case RTOldBelowStrategyNumber:
    if (SPTEST(point_above, centroid, query))
     which &= (1 << 2) | (1 << 3);
    break;
   case RTAboveStrategyNumber:
   case RTOldAboveStrategyNumber:
    if (SPTEST(point_below, centroid, query))
     which &= (1 << 1) | (1 << 4);
    break;
   case RTContainedByStrategyNumber:

    /*
     * For this operator, the query is a box not a point.  We
     * cheat to the extent of assuming that DatumGetPointP won't
     * do anything that would be bad for a pointer-to-box.
 */
    boxQuery = DatumGetBoxP(in->scankeys[i].sk_argument);

    if (DatumGetBool(DirectFunctionCall2(box_contain_pt,
              PointerGetDatum(boxQuery),
              PointerGetDatum(centroid))))
    {
     /* centroid is in box, so all quadrants are OK */
    }
    else
    {
     /* identify quadrant(s) containing all corners of box */
     Point  p;
     int   r = 0;

     p = boxQuery->low;
     r |= 1 << getQuadrant(centroid, &p);
     p.y = boxQuery->high.y;
     r |= 1 << getQuadrant(centroid, &p);
     p = boxQuery->high;
     r |= 1 << getQuadrant(centroid, &p);
     p.x = boxQuery->low.x;
     r |= 1 << getQuadrant(centroid, &p);

     which &= r;
    }
    break;
   default:
    elog(ERROR, "unrecognized strategy number: %d",
      in->scankeys[i].sk_strategy);
    break;
  }

  if (which == 0)
   break;    /* no need to consider remaining conditions */
 }

 out->levelAdds = palloc(sizeof(int) * 4);
 for (i = 0; i < 4; ++i)
  out->levelAdds[i] = 1;

 /* We must descend into the quadrant(s) identified by which */
 out->nodeNumbers = (int *) palloc(sizeof(int) * 4);
 out->nNodes = 0;

 for (i = 1; i <= 4; i++)
 {
  if (which & (1 << i))
  {
   out->nodeNumbers[out->nNodes] = i - 1;

   if (in->norderbys > 0)
   {
    MemoryContext oldCtx = MemoryContextSwitchTo(in->traversalMemoryContext);
    BOX     *quadrant = getQuadrantArea(bbox, centroid, i);

    MemoryContextSwitchTo(oldCtx);

    out->traversalValues[out->nNodes] = quadrant;

    out->distances[out->nNodes] = spg_key_orderbys_distances(BoxPGetDatum(quadrant), false,
                   in->orderbys, in->norderbys);
   }

   out->nNodes++;
  }
 }

 PG_RETURN_VOID();
}


Datum
spg_quad_leaf_consistent(PG_FUNCTION_ARGS)
{
 spgLeafConsistentIn *in = (spgLeafConsistentIn *) PG_GETARG_POINTER(0);
 spgLeafConsistentOut *out = (spgLeafConsistentOut *) PG_GETARG_POINTER(1);
 Point    *datum = DatumGetPointP(in->leafDatum);
 bool  res;
 int   i;

 /* all tests are exact */
 out->recheck = false;

 /* leafDatum is what it is... */
 out->leafValue = in->leafDatum;

 /* Perform the required comparison(s) */
 res = true;
 for (i = 0; i < in->nkeys; i++)
 {
  Point    *query = DatumGetPointP(in->scankeys[i].sk_argument);

  switch (in->scankeys[i].sk_strategy)
  {
   case RTLeftStrategyNumber:
    res = SPTEST(point_left, datum, query);
    break;
   case RTRightStrategyNumber:
    res = SPTEST(point_right, datum, query);
    break;
   case RTSameStrategyNumber:
    res = SPTEST(point_eq, datum, query);
    break;
   case RTBelowStrategyNumber:
   case RTOldBelowStrategyNumber:
    res = SPTEST(point_below, datum, query);
    break;
   case RTAboveStrategyNumber:
   case RTOldAboveStrategyNumber:
    res = SPTEST(point_above, datum, query);
    break;
   case RTContainedByStrategyNumber:

    /*
     * For this operator, the query is a box not a point.  We
     * cheat to the extent of assuming that DatumGetPointP won't
     * do anything that would be bad for a pointer-to-box.
 */
    res = SPTEST(box_contain_pt, query, datum);
    break;
   default:
    elog(ERROR, "unrecognized strategy number: %d",
      in->scankeys[i].sk_strategy);
    break;
  }

  if (!res)
   break;
 }

 if (res && in->norderbys > 0)
  /* ok, it passes -> let's compute the distances */
  out->distances = spg_key_orderbys_distances(in->leafDatum, true,
             in->orderbys, in->norderbys);

 PG_RETURN_BOOL(res);
}