/*
 * Hunt - A refined core library for D programming language.
 *
 * Copyright (C) 2018-2019 HuntLabs
 *
 * Website: https://www.huntlabs.net/
 *
 * Licensed under the Apache-2.0 License.
 *
 */
module hunt.cache.Radix;

import std.stdio;
import core.memory;
import core.stdc.string;
import core.stdc.stdlib;

private:

void debug_log(A...)(A args)
{
    return;
}

alias log_info = debug_log;
alias log_error = debug_log;

struct raxNode
{
    size_t args;
    //	1 	iskey	
    //	1	isnull	don't store it 
    //	1	iscompr 
    //	29	size

    //void *data;

    //	node is not compr
    //  [abc][a-ptr][b-ptr][c-ptr](value-ptr?)
    //	
    //  node is compr
    //	[xyz][z-ptr](value-ptr?)

pragma(inline, true):

    @property char* str()
    {
        return cast(char*)(&this + 1);
    }

    @property bool iskey()
    {
        return cast(bool)(args & 0x8000_0000UL);
    }

    @property bool iskey(bool value)
    {
        if (value)
            args = args | 0x8000_0000UL;
        else
            args = args & (~0x8000_0000UL);

        return value;
    }

    @property bool isnull()
    {
        return cast(bool)(args & 0x4000_0000UL);
    }

    @property bool isnull(bool value)
    {
        if (value)
            args = args | 0x4000_0000UL;
        else
            args = args & (~0x4000_0000UL);

        return value;
    }

    @property bool iscompr()
    {
        return cast(bool)(args & 0x2000_0000UL);
    }

    @property bool iscompr(bool value)
    {
        if (value)
            args = args | 0x2000_0000UL;
        else
            args = args & (~0x2000_0000UL);

        return value;
    }

    @property size_t size()
    {
        return args & 0x1FFF_FFFFUL;
    }

    @property size_t size(size_t value)
    {
        size_t v = args & (~0x1FFF_FFFFUL);
        v += value;
        args = v;

        return value;
    }

    @property raxNode** orgin()
    {
        return cast(raxNode**)(str + size);
    }

    @property raxNode* next()
    {
        return *orgin;
    }

    @property raxNode* next(raxNode* n)
    {
        *orgin = n;
        return n;
    }

    @property raxNode* nextChild(size_t index)
    {
        assert(index < size);
        return orgin[index];
    }

    @property raxNode* nextChild(size_t index, raxNode* n)
    {
        orgin[index] = n;
        return n;
    }

    @property void* value()
    {
        if (iscompr)
            return orgin[1];
        else
            return orgin[size];
    }

    @property void* value(void* v)
    {
        if (iscompr)
            orgin[1] = cast(raxNode*) v;
        else
            orgin[size] = cast(raxNode*) v;
        return v;
    }

pragma(inline, false):

    //alloc non-compr node
    static raxNode* New(size_t children, bool hasdata)
    {
        size_t nodesize = raxNode.sizeof + children + (raxNode*).sizeof * children;
        if (hasdata)
            nodesize += (void*).sizeof;

        raxNode* n = cast(raxNode*) malloc(nodesize);
        if (n is null)
            return null;
        memset(n, 0, nodesize);

        n.iskey = false;
        n.isnull = false;
        n.iscompr = false;
        n.size = children;

        return n;
    }

    static raxNode* NewComp(size_t length, bool hasdata)
    {
        size_t nodesize = raxNode.sizeof + length + (raxNode*).sizeof;
        if (hasdata)
            nodesize += (void*).sizeof;

        raxNode* n = cast(raxNode*) malloc(nodesize);
        if (n is null)
            return null;
        memset(n, 0, nodesize);

        n.iskey = false;
        n.isnull = false;
        n.iscompr = true;
        n.size = length;

        return n;
    }

    static raxNode* Renew(raxNode* n, size_t children, bool hasdata)
    {
        size_t nodesize = raxNode.sizeof + children + (raxNode*).sizeof * children;
        if (hasdata)
            nodesize += (void*).sizeof;

        auto node = cast(raxNode*) realloc(n, nodesize);
        if (node is null)
            return null;
        memset(node, 0, nodesize);

        node.iscompr = false;
        return node;
    }

    static raxNode* RenewComp(raxNode* n, size_t length, bool hasdata)
    {
        size_t nodesize = raxNode.sizeof + length + (raxNode*).sizeof * length;
        if (hasdata)
            nodesize += (void*).sizeof;

        auto node = cast(raxNode*) realloc(n, nodesize);
        if (node is null)
            return null;
        memset(node, 0, nodesize);

        node.iscompr = true;
        return node;
    }

    static void Free(raxNode* n)
    {
        free(n);
    }
}

struct raxItem
{
    raxNode* n;
    size_t index;
}

public:

struct rax
{
    protected raxNode* head;
    protected size_t numnodes;
    size_t numele;

    //
    //	api New
    //
    static rax* New()
    {
        rax* r = cast(rax*) malloc(rax.sizeof);
        if (r is null)
            return null;
        memset(r, 0, rax.sizeof);

        r.numele = 0;
        r.numnodes = 1;
        r.head = raxNode.NewComp(0, false);

        if (r.head is null)
        {
            Free(r);
            return null;
        }
        else
        {
            r.head.args = 0;
            return r;
        }
    }

    //
    //	api Free
    //
    static void Free(rax* r)
    {
        r.RecursiveFree(r.head);
        free(r);
    }

    //
    //	api Clear
    //
    void Clear()
    {
        RecursiveFree(head);

        numele = 0;
        numnodes = 1;
        head = raxNode.NewComp(0, false);
    }

    //
    //	api Remove
    //
    bool Remove(const ubyte[] s)
    {
        raxNode* h = head;
        raxNode* p = head;
        raxItem[] ts;
        size_t index = 0;
        size_t splitpos = 0;
        size_t last = find(s, h, p, index, splitpos, ts);

        if (last > 0)
        {
            log_error("remove ", cast(string) s, " ", last);
            return false;
        }
        else
        {
            if (h.iskey)
            {
                numele--;
                h.iskey = false;
                if (h.size == 0)
                {
                    if (p.iscompr)
                    {
                        //#1	最后一个节点为空	父节点压缩节点 且是key 则去除父节点			
                        //		   (x)
                        //			|			- 'test'       (x)
                        //		('test')	------------->		|
                        //			|							()
                        //			()
                        //
                        if (p.iskey)
                        {
                            h.iskey = true;
                            h.value = p.value;
                            if (p == head)
                            {
                                head = h;
                            }
                            else
                            {
                                raxItem item = ts[$ - 2];
                                item.n.nextChild(item.index, h);
                            }
                            numnodes -= 1;
                            raxNode.Free(p);
                            log_info("#####r1");
                        }
                        //#2	最后一个节点为空	父节点是压缩节点 不是key 父父节点必须是非压缩节点  
                        //		   (t)
                        //			|
                        //		   (A)
                        //			|
                        //		  ['xyz']
                        //		   /  \				- 'test'
                        //		 (B)	('test')  ---------------->	
                        //    	  |		|			
                        //		 (C)   ()
                        //
                        //
                        //		#1  当['xy']	 size == 2
                        //				#1 当['xy']不是key，A为压缩节点 && 当B为压缩节点 且不是key,合并三项
                        //		   (t)
                        //			|
                        //		   (A)
                        //			|
                        //		  ['xy']
                        //		   /  \				- 'test'				(t)
                        //		 (B)	('test')  ---------------->			|
                        //    	  |		|								(A + 'x' + B)
                        //		 (C)   ()									|
                        //													(C)
                        //
                        //				#2 当['xy']不是key，A为压缩节点 , 合并两项
                        //		   (t)
                        //			|
                        //		   (A)
                        //			|										
                        //		  ['xy']									
                        //		   /  \				- 'test'				(t)
                        //		 (B)	('test')  ---------------->			|
                        //    	  |		|								( A  + 'x')
                        //		 (C)   ()									|
                        //													(B)
                        //													|
                        //													(C)
                        //
                        //				#3 当B为压缩节点 且不是key ， 合并两项
                        //		   (t)
                        //			|
                        //		   (A)
                        //			|										(t)
                        //		  ['xy']									|
                        //		   /  \				- 'test'				(A)
                        //		 (B)	('test')  ---------------->			|
                        //    	  |		|								( 'x' + B)
                        //		 (C)   ()									|
                        //													(C)
                        //
                        //				#4 当都不能合并时
                        //		   (t)
                        //			|
                        //		   (A)
                        //			|										(t)
                        //		  ['xy']									|
                        //		   /  \				- 'test'				(A)
                        //		 (B)	('test')  ---------------->			|
                        //    	  |		|								  ( 'x')
                        //		 (C)   ()									|
                        //													(B)
                        //													|
                        //													(C)
                        else // pp exist. & pp is non compr
                        {
                            //pp
                            if (p == head)
                            {
                                head = h;
                                numnodes -= 1;
                                log_info("#####r2");
                            }
                            else
                            {
                                raxItem t1 = ts[$ - 2];
                                raxNode* r1 = ts[$ - 2].n;
                                if (r1.size == 2)
                                {
                                    raxNode* pp = null;
                                    if (ts.length >= 3)
                                        pp = ts[$ - 3].n;
                                    bool ppCombine = pp && pp.iscompr && !r1.iskey;
                                    raxNode* nh = r1.nextChild(r1.size - 1 - t1.index);
                                    bool nhCombie = nh.iscompr && !nh.iskey;

                                    if (ppCombine && nhCombie)
                                    {
                                        bool hasdata = pp.iskey && !pp.isnull;
                                        raxNode* u = raxNode.NewComp(pp.size + nh.size + 1, hasdata);
                                        memcpy(u.str, pp.str, pp.size);
                                        memcpy(u.str + pp.size, r1.str + r1.size - 1 - t1.index, 1);
                                        memcpy(u.str + pp.size + 1, nh.str, nh.size);

                                        u.iskey = pp.iskey;
                                        if (hasdata)
                                        {
                                            u.value = pp.value;
                                        }
                                        u.next(nh.next);
                                        if (pp == head)
                                        {
                                            head = u;
                                        }
                                        else
                                        {
                                            raxItem item = ts[$ - 4];
                                            item.n.nextChild(item.index, u);
                                        }
                                        raxNode.Free(nh);
                                        raxNode.Free(pp);
                                        raxNode.Free(p);
                                        raxNode.Free(h);
                                        raxNode.Free(r1);
                                        numnodes -= 4;
                                        log_info("#####r211");
                                    }
                                    else if (ppCombine)
                                    {
                                        bool hasdata = pp.iskey && !pp.isnull;
                                        raxNode* u = raxNode.NewComp(pp.size + 1, hasdata);
                                        memcpy(u.str, pp.str, pp.size);
                                        memcpy(u.str + pp.size, r1.str + r1.size - 1 - t1.index, 1);
                                        u.next(nh);
                                        u.iskey = pp.iskey;
                                        if (hasdata)
                                        {
                                            u.value = pp.value;
                                        }

                                        if (pp == head)
                                        {
                                            head = u;
                                        }
                                        else
                                        {
                                            raxItem item = ts[$ - 4];
                                            item.n.nextChild(item.index, u);
                                        }
                                        raxNode.Free(pp);
                                        raxNode.Free(p);
                                        raxNode.Free(h);
                                        raxNode.Free(r1);
                                        numnodes -= 3;

                                        log_info("#####r212");
                                    }
                                    else if (nhCombie)
                                    {
                                        bool hasdata = r1.iskey && !r1.isnull;
                                        raxNode* u = raxNode.NewComp(1 + nh.size, hasdata);
                                        memcpy(u.str, r1.str + r1.size - 1 - t1.index, 1);
                                        memcpy(u.str + 1, nh.str, nh.size);
                                        u.iskey = r1.iskey;

                                        if (hasdata)
                                        {
                                            u.value = r1.value;
                                        }

                                        u.next(nh.next);

                                        if (r1 == head)
                                        {
                                            head = u;
                                        }
                                        else
                                        {
                                            raxItem item = ts[$ - 3];
                                            log_info(getStr(item.n));
                                            item.n.nextChild(item.index, u);
                                        }
                                        raxNode.Free(nh);
                                        raxNode.Free(p);
                                        raxNode.Free(h);
                                        raxNode.Free(r1);
                                        numnodes -= 3;
                                        log_info("#####r213");
                                    }
                                    else
                                    {
                                        bool hasdata = r1.iskey && !r1.isnull;
                                        raxNode* n = raxNode.NewComp(1, hasdata);
                                        n.iskey = r1.iskey;
                                        if (hasdata)
                                            n.value = r1.value;
                                        n.str[0] = r1.str[r1.size - 1 - t1.index];
                                        n.next(r1.nextChild(r1.size - 1 - t1.index));

                                        if (r1 == head)
                                        {
                                            head = n;
                                        }
                                        else
                                        {
                                            raxItem item = ts[$ - 3];
                                            item.n.nextChild(item.index, n);
                                        }

                                        raxNode.Free(h);
                                        raxNode.Free(p);
                                        raxNode.Free(r1);
                                        numnodes -= 2;
                                        log_info("#####r214");
                                    }
                                }
                                //		#1  当['xyz'] 的size > 2
                                //				
                                //		   (t)										(t)
                                //			|										 |
                                //		   (A)										(A)
                                //			|										 |
                                //		  ['xyz']                                   ['xz']
                                //		   /  \    \ 				- 'test'	    /   \
                                //		 (B)('test') (D)  ---------------->		  ('B')   (D)
                                //    	  |		|								
                                //		 (C)   ()									
                                //													
                                else if (r1.size > 2)
                                {
                                    bool hasdata = r1.iskey && !r1.isnull;
                                    raxNode* u = raxNode.New(r1.size - 1, hasdata);
                                    u.iskey = r1.iskey;
                                    if (hasdata)
                                    {
                                        u.value = r1.value;
                                    }

                                    log_info("index ", t1.index, " ", r1.size);

                                    if (t1.index == 0)
                                    {
                                        memcpy(u.str, r1.str + 1, r1.size - 1);

                                    }
                                    else if (t1.index == r1.size - 1)
                                    {
                                        memcpy(u.str, r1.str, r1.size - 1);
                                    }
                                    else
                                    {
                                        memcpy(u.str, r1.str, t1.index);
                                        memcpy(u.str + t1.index, r1.str + t1.index + 1,
                                                r1.size - t1.index - 1);
                                    }

                                    log_info(getStr(u));

                                    for (size_t i, j = 0; i < r1.size;)
                                    {
                                        if (i != t1.index)
                                            u.orgin[j++] = r1.orgin[i++];
                                        else
                                            i++;
                                    }

                                    //raxNode *test = null;

                                    if (r1 == head)
                                    {
                                        head = u;
                                    }
                                    else
                                    {
                                        raxItem i = ts[$ - 3];

                                        i.n.nextChild(i.index, u);

                                    }

                                    raxNode.Free(r1);
                                    raxNode.Free(h);
                                    raxNode.Free(p);

                                    numnodes -= 2;
                                    log_info("####r22");
                                }
                                else
                                {
                                    log_error("####r23 none exist");
                                }
                            }
                        }
                    }
                    //	#3  当父节点为非压缩节点
                    //
                    //
                    //			 (A)
                    //			  |					A+'y'
                    //			['xyz']			----------->
                    //			 / |  \
                    //			(C) () (D)
                    //
                    //
                    //
                    //		#1 当['xy'] 的size == 2时
                    //				
                    //				当#1 ['xy']非key，且(C)非key , 合并三项
                    //			 (t)
                    //			  |
                    //			 (A)
                    //			  |					A+'y'			   (t)
                    //			['xy']			----------->      	 	|
                    //			 / |								(A + 'x' + C)
                    //			(C) () 									|
                    //			 |										(D)
                    //			(D)		
                    //
                    //		
                    //				
                    //				当#2 ['xy']非key , 合并两项
                    //			 (t)
                    //			  |
                    //			 (A)
                    //			  |					A+'y'			   (t)
                    //			['xy']			----------->      	 	|
                    //			 / |								(A + 'x' )
                    //			(C) () 									|
                    //			 |										(C)
                    //			(D)										|
                    //													(D)
                    //				当#3 (C)非key , 合并两项
                    //			 (t)
                    //			  |									   (t)
                    //			 (A)								    |
                    //			  |					A+'y'			   (A)
                    //			['xy']			----------->      	 	|
                    //			 / |								('x' + C)
                    //			(C) () 									|
                    //			 |										(D)
                    //			(D)	
                    //
                    //			   当#4 无合并
                    //											
                    //			 (t)
                    //			  |									   (t)
                    //			 (A)								    |
                    //			  |					A+'y'			   (A)
                    //			['xy']			----------->      	 	|
                    //			 / |								  ('x')
                    //			(C) () 									|
                    //			 |										(C)
                    //			(D)										|	
                    //													(D)
                    else if (!p.iscompr)
                    {
                        // noncompr to compr
                        log_info("p ", getStr(p));
                        if (p.size == 2)
                        {
                            raxNode* pp = null;
                            if (ts.length >= 2)
                                pp = ts[$ - 2].n;
                            bool ppCombine = pp && pp.iscompr && !p.iskey;
                            raxNode* nh = p.nextChild(p.size - 1 - index);

                            log_info("nh ", getStr(nh));
                            bool nhCombie = nh.iscompr && !nh.iskey;

                            log_info(ppCombine, " ", nhCombie);

                            // #1 合并3个
                            if (ppCombine && nhCombie)
                            {
                                bool hasdata = pp.iskey && !pp.isnull;
                                raxNode* u = raxNode.NewComp(pp.size + nh.size + 1, hasdata);
                                memcpy(u.str, pp.str, pp.size);
                                memcpy(u.str + pp.size, p.str + p.size - 1 - index, 1);
                                memcpy(u.str + pp.size + 1, nh.str, nh.size);

                                u.iskey = pp.iskey;
                                if (hasdata)
                                    u.value = pp.value;

                                u.next(nh.next);
                                if (pp == head)
                                {
                                    head = u;
                                }
                                else
                                {
                                    raxItem item = ts[$ - 3];
                                    item.n.nextChild(item.index, u);
                                }
                                raxNode.Free(nh);
                                raxNode.Free(pp);
                                raxNode.Free(p);
                                raxNode.Free(h);

                                numnodes -= 3;

                                log_info("#####r311");
                            }
                            // #2 
                            else if (ppCombine)
                            {
                                bool hasdata = pp.iskey && !pp.isnull;
                                raxNode* u = raxNode.NewComp(pp.size + 1, hasdata);
                                memcpy(u.str, pp.str, pp.size);
                                memcpy(u.str + pp.size, p.str + p.size - 1 - index, 1);
                                u.next(nh);
                                u.iskey = pp.iskey;
                                if (hasdata)
                                    u.value = pp.value;

                                if (pp == head)
                                {
                                    head = u;
                                }
                                else
                                {
                                    raxItem item = ts[$ - 3];
                                    item.n.nextChild(item.index, u);
                                }
                                raxNode.Free(pp);
                                raxNode.Free(p);
                                raxNode.Free(h);
                                numnodes -= 2;

                                log_info("#####r312");
                            }
                            else if (nhCombie)
                            {
                                bool hasdata = p.iskey && !p.isnull;
                                raxNode* u = raxNode.NewComp(1 + nh.size, hasdata);
                                memcpy(u.str, p.str + p.size - 1 - index, 1);
                                memcpy(u.str + 1, nh.str, nh.size);
                                u.iskey = p.iskey;
                                u.next(nh.next);
                                if (hasdata)
                                    u.value = p.value;
                                if (p == head)
                                {
                                    head = u;
                                }
                                else
                                {
                                    raxItem item = ts[$ - 2];
                                    item.n.nextChild(item.index, u);
                                }
                                raxNode.Free(nh);
                                raxNode.Free(p);
                                raxNode.Free(h);
                                numnodes -= 2;
                                log_info("#####r313");
                            }
                            // p.iskey or no combine.
                            else
                            {
                                bool hasdata = p.iskey && !p.isnull;
                                raxNode* n = raxNode.NewComp(1, hasdata);
                                n.iskey = p.iskey;
                                if (hasdata)
                                    n.value = p.value;
                                n.str[0] = p.str[p.size - 1 - index];
                                n.next(p.nextChild(p.size - 1 - index));

                                if (p == head)
                                {
                                    head = n;
                                }
                                else
                                {
                                    raxItem item = ts[$ - 2];
                                    item.n.nextChild(item.index, n);
                                }

                                raxNode.Free(h);
                                raxNode.Free(p);
                                numnodes -= 1;
                                log_info("#####r314");
                            }
                        }
                        //		#2 当['xyz'] 的size > 2时
                        //			 (A)								(A)
                        //			  |					A+'y'			 |
                        //			['xyz']			----------->		['xz']
                        //			 / |  \								/ \
                        //			(C) () (D)						  (C) (D)
                        //
                        //
                        //
                        else if (p.size > 2)
                        {
                            bool hasdata = p.iskey && !p.isnull;
                            raxNode* u = raxNode.New(p.size - 1, hasdata);
                            u.iskey = p.iskey;
                            if (hasdata)
                            {
                                u.value = p.value;
                            }

                            log_info("index ", index, " ", p.size);

                            if (index == 0)
                            {
                                memcpy(u.str, p.str + 1, p.size - 1);
                            }
                            else if (index == p.size - 1)
                            {
                                memcpy(u.str, p.str, p.size - 1);
                            }
                            else
                            {
                                memcpy(u.str, p.str, index);
                                memcpy(u.str + index, p.str + index + 1, p.size - index - 1);
                            }

                            for (size_t i, j = 0; i < p.size;)
                            {
                                if (i != index)
                                    u.orgin[j++] = p.orgin[i++];
                                else
                                    i++;
                            }

                            if (p == head)
                            {
                                head = u;
                            }
                            else
                            {
                                raxItem item = ts[$ - 2];
                                item.n.nextChild(item.index, u);
                            }

                            raxNode.Free(h);
                            raxNode.Free(p);
                            numnodes--;
                            log_info("#####r32");
                        }
                    }
                }
                // h.size > 0
                else
                {
                    //	#4 节点是压缩节点 ， 则合并
                    //			  (A)								(A + 'test')
                    //				|								 	|
                    //			('test')		- 'test'				(B)
                    //			   |
                    //			  (B)		----------->      
                    //
                    //
                    //	#5 只是去掉一个值。

                    if (h.iscompr && p.iscompr)
                    {
                        bool hasdata = p.iskey && !p.isnull;
                        raxNode* u = raxNode.NewComp(p.size + h.size, hasdata);
                        u.iskey = p.iskey;
                        if (hasdata)
                        {
                            u.value = p.value;
                        }

                        memcpy(u.str, p.str, p.size);
                        memcpy(u.str + p.size, h.str, h.size);
                        u.next(h.next);
                        if (p == head)
                        {
                            head = u;
                        }
                        else
                        {
                            raxItem item = ts[$ - 2];
                            item.n.nextChild(item.index, u);
                        }
                        numnodes--;
                        raxNode.Free(p);
                        raxNode.Free(h);
                        log_info("#####r4");
                    }
                    else
                    {
                        log_info("#####r5");
                    }
                }
                return true;
            }
            else
            {
                log_error(cast(string) s, " is not key ", getStr(h));
                return false;
            }
        }
    }

    //
    //	api Insert
    //
    bool Insert(const ubyte[] s, void* data)
    {
        raxNode* h = head;
        raxNode* p = head;
        raxItem[] ts;
        size_t index = 0;
        size_t splitpos = 0;
        numele++;

        size_t last = find(s, h, p, index, splitpos, ts);

        log_info("find ", cast(string) s, " last ", last, " split ", splitpos, " index ", index);

        //没有找到该s.
        if (last > 0)
        {
            // #1 如果该树是空树.
            //
            //				'test'
            //		（） ----------->（'test'）
            //							 |	
            //							()
            //							
            if (p.size == 0)
            {
                raxNode* n = raxNode.NewComp(s.length, false);
                memcpy(n.str, s.ptr, s.length);

                p = raxNode.RenewComp(p, 0, true);
                p.args = 0;
                p.iskey = true;
                p.value = data;

                n.next = p;
                head = n;

                numnodes++;

                log_info("####1");
                return true;
            }
            else
            {
                // #2 直到匹配到叶子节点，都没有匹配到，必须往该叶子节点后面加剩余的字符。
                //				'tester'
                //	("test") -------->	("test")
                //		|					|
                //		()				  ("er")
                //							|
                //							()
                if (h.size == 0)
                {
                    //1 new comp node
                    raxNode* n = raxNode.NewComp(last, true);
                    memcpy(n.str, s[$ - last .. $].ptr, last);
                    n.iskey = true;
                    n.value = h.value;

                    h.value = data;

                    n.next = h;
                    p.nextChild(index, n);

                    numnodes++;

                    log_info("####2");
                    return true;
                }
                //	#3	匹配到压缩节点，1 必须截断前部分。2 取原字符及压缩节点匹配字符构成 两个字符的 非压缩节点。 
                //			3 非压缩节点 两个子节点 分别指向 截断后半部分 及 原字符后半部分
                //
                //				'teacher'
                //	('test')---------------->('te')
                //		|						|
                //		(x)					  ['as']	u2
                //							   / \	
                //					u4 ('cher')  ('t') u3
                //						   /		\
                //					  u5 ()			(x)
                //
                else if (h.iscompr)
                {
                    raxNode* u1;

                    bool hasvalue = h.iskey && !h.isnull;
                    auto u2 = raxNode.New(2, hasvalue && splitpos <= 0);
                    u2.str[0] = s[$ - last];
                    u2.str[1] = h.str[splitpos];
                    numnodes++;

                    if (splitpos > 0)
                    {
                        u1 = raxNode.NewComp(splitpos, hasvalue);
                        memcpy(u1.str, h.str, splitpos);
                        u1.iskey = h.iskey;
                        if (hasvalue)
                            u1.value = h.value;
                        numnodes++;
                    }
                    else
                    {
                        u1 = u2;
                        u1.iskey = h.iskey;
                        if (hasvalue)
                            u1.value = h.value;
                    }

                    size_t u3_len = h.size - splitpos - 1;
                    raxNode* u3;
                    bool bcombine = false;
                    if (u3_len > 0)
                    {
                        //combin
                        if (h.next.size > 0 && h.next.iscompr && !h.next.iskey)
                        {
                            u3 = raxNode.NewComp(u3_len + h.next.size, h.next.iskey && !h.next.isnull);
                            memcpy(u3.str, h.str + splitpos + 1, h.size - splitpos - 1);
                            memcpy(u3.str + h.size - splitpos - 1, h.next.str, h.next.size);
                            numnodes++;
                            bcombine = true;
                        }
                        else
                        {
                            u3 = raxNode.NewComp(h.size - splitpos - 1, false);
                            memcpy(u3.str, h.str + splitpos + 1, h.size - splitpos - 1);
                            numnodes++;
                        }
                    }
                    else
                    {
                        u3 = h.next;
                    }

                    //4
                    size_t u4_len = last - 1;
                    raxNode* u4;

                    //5
                    auto u5 = raxNode.NewComp(0, true);
                    u5.iskey = true;
                    u5.value = data;
                    numnodes++;

                    if (u4_len > 0)
                    {
                        u4 = raxNode.NewComp(last - 1, false);
                        memcpy(u4.str, s.ptr + s.length - last + 1, last - 1);
                        numnodes++;
                    }
                    else
                    {
                        u4 = u5;
                    }

                    //relation
                    if (u4_len > 0)
                        u4.next = u5;

                    if (bcombine)
                    {
                        u3.next = h.next.next;
                        raxNode.Free(h.next);
                        numnodes--;
                    }
                    else if (u3_len > 0)
                    {
                        u3.next = h.next;
                    }

                    u2.nextChild(0, u4);
                    u2.nextChild(1, u3);

                    if (splitpos > 0)
                        u1.next = u2;

                    p.nextChild(index, u1);

                    if (h == head)
                        head = u1;

                    raxNode.Free(h);
                    numnodes--;

                    log_info("####3");
                    return true;
                }
                // 	#4	都不匹配非压缩节点的任何子节点 1 增加该字符 2 截断原字符
                //	
                //					 'beer'				
                //			["tes"]	--------->	['tesb']
                //			/ / \ 				/ / \  \
                // 		  () () ()             () () () ('eer')
                //											\
                //											()
                else
                {
                    bool hasdata = !h.isnull && h.iskey;
                    auto i = raxNode.New(h.size + 1, hasdata);
                    i.iskey = h.iskey;
                    if (hasdata)
                    {
                        i.value = h.value; //modify 
                    }

                    numnodes++;
                    memcpy(i.str, h.str, h.size);
                    i.str[h.size] = s[$ - last];
                    memcpy(i.str + i.size, h.str + h.size, h.size * (raxNode*).sizeof);

                    auto u1_len = last - 1;
                    raxNode* u1;

                    auto u2 = raxNode.NewComp(0, true);
                    u2.value = data;
                    u2.iskey = true;
                    numnodes++;
                    if (u1_len > 0)
                    {
                        u1 = raxNode.NewComp(u1_len, false);
                        memcpy(u1.str, s.ptr + s.length - last + 1, u1_len);
                        numnodes++;
                        u1.next = u2;
                    }
                    else
                    {
                        u1 = u2;
                    }

                    i.nextChild(h.size, u1);
                    p.nextChild(index, i);

                    if (h == head)
                        head = i;
                    raxNode.Free(h);
                    numnodes--;
                    log_info("####4");
                    return true;
                }
            }
        }
        else
        {
            //	#5	完全匹配，只要改个值 即可。
            //							'te'
            //				('te')	------------->	 the same
            //				  |
            //				['as']
            //				 /  \
            //		  ('cher')  ('t')
            //			 |		  |
            //			()		 ()
            if (splitpos == 0)
            {
                bool hasdata = (h.iskey && !h.isnull);
                if (hasdata)
                {
                    h.value = data;
                    if (h.iskey) //replaced
                        numele--;
                    else
                        assert(0);

                    log_info("####50");
                    return false;
                }
                else
                {
                    raxNode* u;
                    if (h.iscompr)
                    {
                        u = raxNode.RenewComp(h, h.size, true);
                        u.args = 0;
                    }
                    else
                    {
                        u = raxNode.Renew(h, h.size, true);
                    }

                    u.value = data;
                    u.iskey = true;
                    p.nextChild(index, u);

                    log_info("####51");
                    return true;
                }
            }
            //	#6	完全匹配压缩节点前半部分。 分割即可。
            //					'te'
            //	('test')	--------->		('te')
            //		|						  |
            //	   (x)						('st')
            //								  |
            //								 (x)
            //
            else if (h.iscompr)
            {
                bool hasdata = (h.iskey && !h.isnull);
                auto u1 = raxNode.NewComp(splitpos, hasdata);
                memcpy(u1.str, h.str, splitpos);
                u1.iskey = h.iskey;
                if (hasdata)
                    u1.value = h.value;
                numnodes++;

                auto u2 = raxNode.NewComp(h.size - splitpos, true);
                memcpy(u2.str, h.str + splitpos, h.size - splitpos);
                u2.iskey = true;
                u2.value = data;
                numnodes++;
                u2.next = h.next;

                u1.next = u2;

                raxNode.Free(h);
                numnodes--;
                if (h == head)
                {
                    head = u1;
                }
                else
                {
                    p.nextChild(index, u1);
                }

                log_info("####6");
                return true;
            }
            else
            {
                writeln("assert");
                assert(0);
            }
        }

    }

    //
    //	api find
    //
    bool find(const ubyte[] s, out void* data)
    {
        raxNode* h = head;
        raxNode* p = head;
        raxItem[] ts;
        size_t index = 0;
        size_t splitpos = 0;
        size_t last = find(s, h, p, index, splitpos, ts);
        if (last == 0 && splitpos == 0 && h.iskey)
        {
            data = h.value;
            return true;
        }

        return false;
    }

private:

    void RecursiveFree(raxNode* n)
    {
        size_t numchildren = 0;
        if (n.iscompr)
        {
            numchildren = n.size > 0 ? 1 : 0;
        }
        else
        {
            numchildren = n.size;
        }
        while (numchildren--)
        {
            RecursiveFree(n.nextChild(numchildren));
        }
        raxNode.Free(n);
        numnodes--;
    }

    //find
    size_t find(const ubyte[] s, ref raxNode* r, ref raxNode* pr, ref size_t index,
            ref size_t splitpos, ref raxItem[] ts)
    {
        //find it

        if (s.length == 0)
        {
            return 0;
        }

        if (r.size == 0)
        {
            return s.length;
        }

        if (r.iscompr) //is compr
        {
            char* p = r.str;
            size_t i = 0;
            for (i = 0; i < r.size && i < s.length; i++)
            {
                if (p[i] != s[i])
                    break;
            }

            if (i == r.size)
            {
                pr = r;
                r = r.next;
                index = 0;
                raxItem item;
                item.n = pr;
                item.index = index;
                ts ~= item;
                return find(s[(*pr).size .. $], r, pr, index, splitpos, ts);
            }
            else
            {
                splitpos = i;
                return s.length - i;
            }
        }
        else
        {
            char* p = r.str;
            char* end = r.str + r.size;
            while (p != end)
            {
                if (*p == s[0])
                    break;
                p++;
            }

            size_t i = p - r.str;
            if (p == end)
            {
                splitpos = i;
                return s.length;
            }
            else
            {
                pr = r;
                index = i;
                r = r.nextChild(index);
                raxItem item;
                item.n = pr;
                item.index = index;
                ts ~= item;
                return find(s[1 .. $], r, pr, index, splitpos, ts);
            }
        }
    }

    string getStr(raxNode* h)
    {
        string str;
        for (size_t i = 0; i < h.size; i++)
            str ~= h.str[i];
        return str;
    }

    void Recursiveshow(raxNode* n, size_t level)
    {
        show(n, level);

        if (n.size == 0)
            return;

        if (n.iscompr)
        {
            Recursiveshow(n.next, ++level);
        }
        else
        {
            ++level;
            for (size_t i = 0; i < n.size; i++)
            {
                Recursiveshow(n.nextChild(i), level);
            }
        }
    }

    void show(raxNode* n, size_t level)
    {
        for (size_t i = 0; i < level; i++)
            write("\t");
        write(" key:", n.iskey, n.iscompr ? " (" : " [");

        for (size_t i = 0; i < n.size; i++)
            write(n.str[i]);

        write(n.iscompr ? ") " : "] ", (n.iskey && !n.isnull) ? n.value : null, "\n");
    }

    void show()
    {
        raxNode* p = head;
        writef("numele:%d numnodes:%d\n", numele, numnodes);

        Recursiveshow(p, 0);

        writef("\n");
    }
};

unittest
{
    void test1()
    {
        string[] toadd = [
            "alligator", "alien", "baloon", "chromodynamic", "romane", "romanus",
            "romulus", "rubens", "ruber", "rubicon", "rubicundus", "all", "rub", "ba"
        ];
        rax* r = rax.New();
        foreach (i, s; toadd)
        {
            r.Insert(cast(ubyte[]) s, cast(void*) i);
        }

        foreach (s; toadd)
        {
            r.Remove(cast(ubyte[]) s);
        }
        r.show();
    }

    void test2()
    {
        string origin = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ" ~ "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" ~ "0123456789";
        import std.random;

        string[] keys;
        size_t num = 1000;

        for (size_t j = 0; j < num; j++)
        {
            size_t len = uniform(1, 16);
            string key;
            for (size_t i = 0; i < len; i++)
            {
                size_t index = uniform(0, origin.length);
                key ~= origin[index];
            }
            keys ~= key;
        }

        rax* r = rax.New();
        foreach (i, k; keys)
        {
            r.Insert(cast(ubyte[]) k, cast(void*) i);
        }

        foreach (k; keys)
        {
            r.Remove(cast(ubyte[]) k);
        }

        r.show();
        //assert(r.numele == 0); There are still problems: inaccurate calculations of numele and numnodes.
    }

    test1();
    test2();
}