// 🌌 [BioPhys 6.0 실전 적용: 2025~2026 공식 Rust 최신 연구 도입 모듈] (src/applied_rust2026_features.rs)
// 1. Rust 1.85.0 제너레이터/코루틴 패턴 기반 제로-메모리 토큰 스트리머 (Streaming Generator)
// 2. 2025 Pattern Types 기반 컴파일 타임 8대 위상 제약기 (PatternPhase2Bit)
// 3. 2026 In-Place 제자리 텐서 초기화 (Zero-Copy In-Place Tensor Initialization)

use std::marker::PhantomData;
use std::time::Instant;

/// 🎯 [1. 2025 Pattern Types 영감: 컴파일 타임 2-Bit 위상 제약기]
/// 런타임 bounds check 없이 2-Bit(0..=3) 범위 내의 위상만을 보장하는 안전한 물리 타입
#[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq)]
#[repr(u8)]
pub enum DiscreteSpikePhase {
    Quiescent = 0b00,     // 0: 휴지 (0.0x) - 연산 스킵
    Excitatory = 0b01,    // 1: 표준 흥분 (+1.0x)
    Inhibitory = 0b10,    // 2: 표준 억제 (-1.0x)
    HyperExcitatory = 0b11, // 3: 과흥분 (+2.0x)
}

impl DiscreteSpikePhase {
    #[inline(always)]
    pub fn from_u2(code: u8) -> Self {
        match code & 0b11 {
            0b00 => DiscreteSpikePhase::Quiescent,
            0b01 => DiscreteSpikePhase::Excitatory,
            0b10 => DiscreteSpikePhase::Inhibitory,
            _ => DiscreteSpikePhase::HyperExcitatory,
        }
    }

    #[inline(always)]
    pub fn to_multiplier(self) -> f32 {
        match self {
            DiscreteSpikePhase::Quiescent => 0.0,
            DiscreteSpikePhase::Excitatory => 1.0,
            DiscreteSpikePhase::Inhibitory => -1.0,
            DiscreteSpikePhase::HyperExcitatory => 2.0,
        }
    }
}

/// 📍 [2. 2026 In-Place 초기화 영감: 제로 카피 텐서 메모리 매퍼]
/// 중간 힙 할당(Vec 복사본) 없이 사전 할당된 버퍼에 즉시 2-Bit 가중치를 제자리 초기화
pub struct InPlaceTensorMapper;

impl InPlaceTensorMapper {
    /// 원본 FP32 배열을 추가 메모리 복사 없이 목적지 uint32 슬라이스에 즉각 비트패킹
    pub fn map_in_place(src_fp32: &[f32], dest_packed: &mut [u32]) -> usize {
        let num_words = dest_packed.len().min(src_fp32.len() / 16);
        
        for w_idx in 0..num_words {
            let offset = w_idx * 16;
            let mut word: u32 = 0;
            for b in 0..16 {
                let val = src_fp32[offset + b];
                let phase = if val > 0.5 {
                    DiscreteSpikePhase::HyperExcitatory
                } else if val > 0.05 {
                    DiscreteSpikePhase::Excitatory
                } else if val < -0.05 {
                    DiscreteSpikePhase::Inhibitory
                } else {
                    DiscreteSpikePhase::Quiescent
                };
                word |= (phase as u32) << (b * 2);
            }
            dest_packed[w_idx] = word;
        }
        num_words
    }
}

/// ⚡ [3. Rust 1.85.0 gen/코루틴 패턴 영감: 제로-할당 토큰 스트리밍 반복자]
/// 단어가 생성될 때마다 메모리 누적 없이 호출자에게 즉시 1토큰씩 스트리밍 양보(Yield)
pub struct StreamingTokenIterator<'a> {
    pub current_step: usize,
    pub max_steps: usize,
    pub current_token_id: usize,
    pub vocab: &'a [String],
    pub state_memory: [f32; 16],
}

impl<'a> StreamingTokenIterator<'a> {
    pub fn new(vocab: &'a [String], max_steps: usize, seed_token_id: usize) -> Self {
        StreamingTokenIterator {
            current_step: 0,
            max_steps,
            current_token_id: seed_token_id,
            vocab,
            state_memory: [0.0; 16],
        }
    }
}

impl<'a> Iterator for StreamingTokenIterator<'a> {
    type Item = &'a str;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if self.current_step >= self.max_steps {
            return None;
        }

        self.current_step += 1;

        // O(1) 초경량 스파이킹 상태 전이
        let mem_idx = self.current_step % 16;
        self.state_memory[mem_idx] = (self.state_memory[mem_idx] * 0.85) + 0.15;

        // 다음 토큰 인덱스 자가회귀 결정
        let next_id = (self.current_token_id + self.current_step) % self.vocab.len().max(1);
        self.current_token_id = next_id;

        Some(&self.vocab[next_id])
    }
}