/*      $NetBSD: tree.h,v 1.1.1.2 2017/01/31 21:14:53 christos Exp $    */
/*      $OpenBSD: tree.h,v 1.7 2002/10/17 21:51:54 art Exp $    */
/*
* Copyright 2002 Niels Provos <[email protected]>
* All rights reserved.
*
* Redistribution and use in source and binary forms, with or without
* modification, are permitted provided that the following conditions
* are met:
* 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
* 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
*    documentation and/or other materials provided with the distribution.
*
* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
* IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
* OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
* IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
* INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
* NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
* DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
* THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
* (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
* THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
*/

#ifndef _SYS_TREE_H_
#define _SYS_TREE_H_

/*
* This file defines data structures for different types of trees:
* splay trees and red-black trees.
*
* A splay tree is a self-organizing data structure.  Every operation
* on the tree causes a splay to happen.  The splay moves the requested
* node to the root of the tree and partly rebalances it.
*
* This has the benefit that request locality causes faster lookups as
* the requested nodes move to the top of the tree.  On the other hand,
* every lookup causes memory writes.
*
* The Balance Theorem bounds the total access time for m operations
* and n inserts on an initially empty tree as O((m + n)lg n).  The
* amortized cost for a sequence of m accesses to a splay tree is O(lg n);
*
* A red-black tree is a binary search tree with the node color as an
* extra attribute.  It fulfills a set of conditions:
*      - every search path from the root to a leaf consists of the
*        same number of black nodes,
*      - each red node (except for the root) has a black parent,
*      - each leaf node is black.
*
* Every operation on a red-black tree is bounded as O(lg n).
* The maximum height of a red-black tree is 2lg (n+1).
*/

#define SPLAY_HEAD(name, type)                                          \
struct name {                                                           \
       struct type *sph_root; /* root of the tree */                   \
}

#define SPLAY_INITIALIZER(root)                                         \
       { NULL }

#define SPLAY_INIT(root) do {                                           \
       (root)->sph_root = NULL;                                        \
} while (0)

#define SPLAY_ENTRY(type)                                               \
struct {                                                                \
       struct type *spe_left; /* left element */                       \
       struct type *spe_right; /* right element */                     \
}

#define SPLAY_LEFT(elm, field)          (elm)->field.spe_left
#define SPLAY_RIGHT(elm, field)         (elm)->field.spe_right
#define SPLAY_ROOT(head)                (head)->sph_root
#define SPLAY_EMPTY(head)               (SPLAY_ROOT(head) == NULL)

/* SPLAY_ROTATE_{LEFT,RIGHT} expect that tmp hold SPLAY_{RIGHT,LEFT} */
#define SPLAY_ROTATE_RIGHT(head, tmp, field) do {                       \
       SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field) = SPLAY_RIGHT(tmp, field);  \
       SPLAY_RIGHT(tmp, field) = (head)->sph_root;                     \
       (head)->sph_root = tmp;                                         \
} while (0)

#define SPLAY_ROTATE_LEFT(head, tmp, field) do {                        \
       SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field) = SPLAY_LEFT(tmp, field);  \
       SPLAY_LEFT(tmp, field) = (head)->sph_root;                      \
       (head)->sph_root = tmp;                                         \
} while (0)

#define SPLAY_LINKLEFT(head, tmp, field) do {                           \
       SPLAY_LEFT(tmp, field) = (head)->sph_root;                      \
       tmp = (head)->sph_root;                                         \
       (head)->sph_root = SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field);         \
} while (0)

#define SPLAY_LINKRIGHT(head, tmp, field) do {                          \
       SPLAY_RIGHT(tmp, field) = (head)->sph_root;                     \
       tmp = (head)->sph_root;                                         \
       (head)->sph_root = SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field);        \
} while (0)

#define SPLAY_ASSEMBLE(head, node, left, right, field) do {             \
       SPLAY_RIGHT(left, field) = SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field); \
       SPLAY_LEFT(right, field) = SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field);\
       SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field) = SPLAY_RIGHT(node, field); \
       SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field) = SPLAY_LEFT(node, field); \
} while (0)

/* Generates prototypes and inline functions */

#define SPLAY_PROTOTYPE(name, type, field, cmp)                         \
void name##_SPLAY(struct name *, struct type *);                        \
void name##_SPLAY_MINMAX(struct name *, int);                           \
struct type *name##_SPLAY_INSERT(struct name *, struct type *);         \
struct type *name##_SPLAY_REMOVE(struct name *, struct type *);         \
                                                                       \
/* Finds the node with the same key as elm */                           \
static __inline struct type *                                           \
name##_SPLAY_FIND(struct name *head, struct type *elm)                  \
{                                                                       \
       if (SPLAY_EMPTY(head))                                          \
               return(NULL);                                           \
       name##_SPLAY(head, elm);                                        \
       if ((cmp)(elm, (head)->sph_root) == 0)                          \
               return (head->sph_root);                                \
       return (NULL);                                                  \
}                                                                       \
                                                                       \
static __inline struct type *                                           \
name##_SPLAY_NEXT(struct name *head, struct type *elm)                  \
{                                                                       \
       name##_SPLAY(head, elm);                                        \
       if (SPLAY_RIGHT(elm, field) != NULL) {                          \
               elm = SPLAY_RIGHT(elm, field);                          \
               while (SPLAY_LEFT(elm, field) != NULL) {                \
                       elm = SPLAY_LEFT(elm, field);                   \
               }                                                       \
       } else                                                          \
               elm = NULL;                                             \
       return (elm);                                                   \
}                                                                       \
                                                                       \
static __inline struct type *                                           \
name##_SPLAY_MIN_MAX(struct name *head, int val)                        \
{                                                                       \
       name##_SPLAY_MINMAX(head, val);                                 \
       return (SPLAY_ROOT(head));                                      \
}

/* Main splay operation.
* Moves node close to the key of elm to top
*/
#define SPLAY_GENERATE(name, type, field, cmp)                          \
struct type *                                                           \
name##_SPLAY_INSERT(struct name *head, struct type *elm)                \
{                                                                       \
   if (SPLAY_EMPTY(head)) {                                            \
           SPLAY_LEFT(elm, field) = SPLAY_RIGHT(elm, field) = NULL;    \
   } else {                                                            \
           int __comp;                                                 \
           name##_SPLAY(head, elm);                                    \
           __comp = (cmp)(elm, (head)->sph_root);                      \
           if(__comp < 0) {                                            \
                   SPLAY_LEFT(elm, field) = SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field);\
                   SPLAY_RIGHT(elm, field) = (head)->sph_root;         \
                   SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field) = NULL;         \
           } else if (__comp > 0) {                                    \
                   SPLAY_RIGHT(elm, field) = SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field);\
                   SPLAY_LEFT(elm, field) = (head)->sph_root;          \
                   SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field) = NULL;        \
           } else                                                      \
                   return ((head)->sph_root);                          \
   }                                                                   \
   (head)->sph_root = (elm);                                           \
   return (NULL);                                                      \
}                                                                       \
                                                                       \
struct type *                                                           \
name##_SPLAY_REMOVE(struct name *head, struct type *elm)                \
{                                                                       \
       struct type *__tmp;                                             \
       if (SPLAY_EMPTY(head))                                          \
               return (NULL);                                          \
       name##_SPLAY(head, elm);                                        \
       if ((cmp)(elm, (head)->sph_root) == 0) {                        \
               if (SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field) == NULL) {      \
                       (head)->sph_root = SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field);\
               } else {                                                \
                       __tmp = SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field);   \
                       (head)->sph_root = SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field);\
                       name##_SPLAY(head, elm);                        \
                       SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field) = __tmp;   \
               }                                                       \
               return (elm);                                           \
       }                                                               \
       return (NULL);                                                  \
}                                                                       \
                                                                       \
void                                                                    \
name##_SPLAY(struct name *head, struct type *elm)                       \
{                                                                       \
       struct type __node, *__left, *__right, *__tmp;                  \
       int __comp;                                                     \
\
       SPLAY_LEFT(&__node, field) = SPLAY_RIGHT(&__node, field) = NULL;\
       __left = __right = &__node;                                     \
\
       while ((__comp = (cmp)(elm, (head)->sph_root))) {               \
               if (__comp < 0) {                                       \
                       __tmp = SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field);    \
                       if (__tmp == NULL)                              \
                               break;                                  \
                       if ((cmp)(elm, __tmp) < 0){                     \
                               SPLAY_ROTATE_RIGHT(head, __tmp, field); \
                               if (SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field) == NULL)\
                                       break;                          \
                       }                                               \
                       SPLAY_LINKLEFT(head, __right, field);           \
               } else if (__comp > 0) {                                \
                       __tmp = SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field);   \
                       if (__tmp == NULL)                              \
                               break;                                  \
                       if ((cmp)(elm, __tmp) > 0){                     \
                               SPLAY_ROTATE_LEFT(head, __tmp, field);  \
                               if (SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field) == NULL)\
                                       break;                          \
                       }                                               \
                       SPLAY_LINKRIGHT(head, __left, field);           \
               }                                                       \
       }                                                               \
       SPLAY_ASSEMBLE(head, &__node, __left, __right, field);          \
}                                                                       \
                                                                       \
/* Splay with either the minimum or the maximum element                 \
* Used to find minimum or maximum element in tree.                     \
*/                                                                     \
void name##_SPLAY_MINMAX(struct name *head, int __comp) \
{                                                                       \
       struct type __node, *__left, *__right, *__tmp;                  \
\
       SPLAY_LEFT(&__node, field) = SPLAY_RIGHT(&__node, field) = NULL;\
       __left = __right = &__node;                                     \
\
       while (1) {                                                     \
               if (__comp < 0) {                                       \
                       __tmp = SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field);    \
                       if (__tmp == NULL)                              \
                               break;                                  \
                       if (__comp < 0){                                \
                               SPLAY_ROTATE_RIGHT(head, __tmp, field); \
                               if (SPLAY_LEFT((head)->sph_root, field) == NULL)\
                                       break;                          \
                       }                                               \
                       SPLAY_LINKLEFT(head, __right, field);           \
               } else if (__comp > 0) {                                \
                       __tmp = SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field);   \
                       if (__tmp == NULL)                              \
                               break;                                  \
                       if (__comp > 0) {                               \
                               SPLAY_ROTATE_LEFT(head, __tmp, field);  \
                               if (SPLAY_RIGHT((head)->sph_root, field) == NULL)\
                                       break;                          \
                       }                                               \
                       SPLAY_LINKRIGHT(head, __left, field);           \
               }                                                       \
       }                                                               \
       SPLAY_ASSEMBLE(head, &__node, __left, __right, field);          \
}

#define SPLAY_NEGINF    -1
#define SPLAY_INF       1

#define SPLAY_INSERT(name, x, y)        name##_SPLAY_INSERT(x, y)
#define SPLAY_REMOVE(name, x, y)        name##_SPLAY_REMOVE(x, y)
#define SPLAY_FIND(name, x, y)          name##_SPLAY_FIND(x, y)
#define SPLAY_NEXT(name, x, y)          name##_SPLAY_NEXT(x, y)
#define SPLAY_MIN(name, x)              (SPLAY_EMPTY(x) ? NULL  \
                                       : name##_SPLAY_MIN_MAX(x, SPLAY_NEGINF))
#define SPLAY_MAX(name, x)              (SPLAY_EMPTY(x) ? NULL  \
                                       : name##_SPLAY_MIN_MAX(x, SPLAY_INF))

#define SPLAY_FOREACH(x, name, head)                                    \
       for ((x) = SPLAY_MIN(name, head);                               \
            (x) != NULL;                                               \
            (x) = SPLAY_NEXT(name, head, x))

/* Macros that define a red-back tree */
#define RB_HEAD(name, type)                                             \
struct name {                                                           \
       struct type *rbh_root; /* root of the tree */                   \
}

#define RB_INITIALIZER(root)                                            \
       { NULL }

#define RB_INIT(root) do {                                              \
       (root)->rbh_root = NULL;                                        \
} while (0)

#define RB_BLACK        0
#define RB_RED          1
#define RB_ENTRY(type)                                                  \
struct {                                                                \
       struct type *rbe_left;          /* left element */              \
       struct type *rbe_right;         /* right element */             \
       struct type *rbe_parent;        /* parent element */            \
       int rbe_color;                  /* node color */                \
}

#define RB_LEFT(elm, field)             (elm)->field.rbe_left
#define RB_RIGHT(elm, field)            (elm)->field.rbe_right
#define RB_PARENT(elm, field)           (elm)->field.rbe_parent
#define RB_COLOR(elm, field)            (elm)->field.rbe_color
#define RB_ROOT(head)                   (head)->rbh_root
#define RB_EMPTY(head)                  (RB_ROOT(head) == NULL)

#define RB_SET(elm, parent, field) do {                                 \
       RB_PARENT(elm, field) = parent;                                 \
       RB_LEFT(elm, field) = RB_RIGHT(elm, field) = NULL;              \
       RB_COLOR(elm, field) = RB_RED;                                  \
} while (0)

#define RB_SET_BLACKRED(black, red, field) do {                         \
       RB_COLOR(black, field) = RB_BLACK;                              \
       RB_COLOR(red, field) = RB_RED;                                  \
} while (0)

#ifndef RB_AUGMENT
#define RB_AUGMENT(x)
#endif

#define RB_ROTATE_LEFT(head, elm, tmp, field) do {                      \
       (tmp) = RB_RIGHT(elm, field);                                   \
       if ((RB_RIGHT(elm, field) = RB_LEFT(tmp, field))) {             \
               RB_PARENT(RB_LEFT(tmp, field), field) = (elm);          \
       }                                                               \
       RB_AUGMENT(elm);                                                \
       if ((RB_PARENT(tmp, field) = RB_PARENT(elm, field))) {          \
               if ((elm) == RB_LEFT(RB_PARENT(elm, field), field))     \
                       RB_LEFT(RB_PARENT(elm, field), field) = (tmp);  \
               else                                                    \
                       RB_RIGHT(RB_PARENT(elm, field), field) = (tmp); \
       } else                                                          \
               (head)->rbh_root = (tmp);                               \
       RB_LEFT(tmp, field) = (elm);                                    \
       RB_PARENT(elm, field) = (tmp);                                  \
       RB_AUGMENT(tmp);                                                \
       if ((RB_PARENT(tmp, field)))                                    \
               RB_AUGMENT(RB_PARENT(tmp, field));                      \
} while (0)

#define RB_ROTATE_RIGHT(head, elm, tmp, field) do {                     \
       (tmp) = RB_LEFT(elm, field);                                    \
       if ((RB_LEFT(elm, field) = RB_RIGHT(tmp, field))) {             \
               RB_PARENT(RB_RIGHT(tmp, field), field) = (elm);         \
       }                                                               \
       RB_AUGMENT(elm);                                                \
       if ((RB_PARENT(tmp, field) = RB_PARENT(elm, field))) {          \
               if ((elm) == RB_LEFT(RB_PARENT(elm, field), field))     \
                       RB_LEFT(RB_PARENT(elm, field), field) = (tmp);  \
               else                                                    \
                       RB_RIGHT(RB_PARENT(elm, field), field) = (tmp); \
       } else                                                          \
               (head)->rbh_root = (tmp);                               \
       RB_RIGHT(tmp, field) = (elm);                                   \
       RB_PARENT(elm, field) = (tmp);                                  \
       RB_AUGMENT(tmp);                                                \
       if ((RB_PARENT(tmp, field)))                                    \
               RB_AUGMENT(RB_PARENT(tmp, field));                      \
} while (0)

/* Generates prototypes and inline functions */
#define RB_PROTOTYPE(name, type, field, cmp)                            \
void name##_RB_INSERT_COLOR(struct name *, struct type *);      \
void name##_RB_REMOVE_COLOR(struct name *, struct type *, struct type *);\
struct type *name##_RB_REMOVE(struct name *, struct type *);            \
struct type *name##_RB_INSERT(struct name *, struct type *);            \
struct type *name##_RB_FIND(struct name *, struct type *);              \
struct type *name##_RB_NEXT(struct type *);                             \
struct type *name##_RB_MINMAX(struct name *, int);                      \
                                                                       \

/* Main rb operation.
* Moves node close to the key of elm to top
*/
#define RB_GENERATE(name, type, field, cmp)                             \
void                                                                    \
name##_RB_INSERT_COLOR(struct name *head, struct type *elm)             \
{                                                                       \
       struct type *parent, *gparent, *tmp;                            \
       while ((parent = RB_PARENT(elm, field)) &&                      \
           RB_COLOR(parent, field) == RB_RED) {                        \
               gparent = RB_PARENT(parent, field);                     \
               if (parent == RB_LEFT(gparent, field)) {                \
                       tmp = RB_RIGHT(gparent, field);                 \
                       if (tmp && RB_COLOR(tmp, field) == RB_RED) {    \
                               RB_COLOR(tmp, field) = RB_BLACK;        \
                               RB_SET_BLACKRED(parent, gparent, field);\
                               elm = gparent;                          \
                               continue;                               \
                       }                                               \
                       if (RB_RIGHT(parent, field) == elm) {           \
                               RB_ROTATE_LEFT(head, parent, tmp, field);\
                               tmp = parent;                           \
                               parent = elm;                           \
                               elm = tmp;                              \
                       }                                               \
                       RB_SET_BLACKRED(parent, gparent, field);        \
                       RB_ROTATE_RIGHT(head, gparent, tmp, field);     \
               } else {                                                \
                       tmp = RB_LEFT(gparent, field);                  \
                       if (tmp && RB_COLOR(tmp, field) == RB_RED) {    \
                               RB_COLOR(tmp, field) = RB_BLACK;        \
                               RB_SET_BLACKRED(parent, gparent, field);\
                               elm = gparent;                          \
                               continue;                               \
                       }                                               \
                       if (RB_LEFT(parent, field) == elm) {            \
                               RB_ROTATE_RIGHT(head, parent, tmp, field);\
                               tmp = parent;                           \
                               parent = elm;                           \
                               elm = tmp;                              \
                       }                                               \
                       RB_SET_BLACKRED(parent, gparent, field);        \
                       RB_ROTATE_LEFT(head, gparent, tmp, field);      \
               }                                                       \
       }                                                               \
       RB_COLOR(head->rbh_root, field) = RB_BLACK;                     \
}                                                                       \
                                                                       \
void                                                                    \
name##_RB_REMOVE_COLOR(struct name *head, struct type *parent, struct type *elm) \
{                                                                       \
       struct type *tmp;                                               \
       while ((elm == NULL || RB_COLOR(elm, field) == RB_BLACK) &&     \
           elm != RB_ROOT(head)) {                                     \
               if (RB_LEFT(parent, field) == elm) {                    \
                       tmp = RB_RIGHT(parent, field);                  \
                       if (RB_COLOR(tmp, field) == RB_RED) {           \
                               RB_SET_BLACKRED(tmp, parent, field);    \
                               RB_ROTATE_LEFT(head, parent, tmp, field);\
                               tmp = RB_RIGHT(parent, field);          \
                       }                                               \
                       if ((RB_LEFT(tmp, field) == NULL ||             \
                           RB_COLOR(RB_LEFT(tmp, field), field) == RB_BLACK) &&\
                           (RB_RIGHT(tmp, field) == NULL ||            \
                           RB_COLOR(RB_RIGHT(tmp, field), field) == RB_BLACK)) {\
                               RB_COLOR(tmp, field) = RB_RED;          \
                               elm = parent;                           \
                               parent = RB_PARENT(elm, field);         \
                       } else {                                        \
                               if (RB_RIGHT(tmp, field) == NULL ||     \
                                   RB_COLOR(RB_RIGHT(tmp, field), field) == RB_BLACK) {\
                                       struct type *oleft;             \
                                       if ((oleft = RB_LEFT(tmp, field)))\
                                               RB_COLOR(oleft, field) = RB_BLACK;\
                                       RB_COLOR(tmp, field) = RB_RED;  \
                                       RB_ROTATE_RIGHT(head, tmp, oleft, field);\
                                       tmp = RB_RIGHT(parent, field);  \
                               }                                       \
                               RB_COLOR(tmp, field) = RB_COLOR(parent, field);\
                               RB_COLOR(parent, field) = RB_BLACK;     \
                               if (RB_RIGHT(tmp, field))               \
                                       RB_COLOR(RB_RIGHT(tmp, field), field) = RB_BLACK;\
                               RB_ROTATE_LEFT(head, parent, tmp, field);\
                               elm = RB_ROOT(head);                    \
                               break;                                  \
                       }                                               \
               } else {                                                \
                       tmp = RB_LEFT(parent, field);                   \
                       if (RB_COLOR(tmp, field) == RB_RED) {           \
                               RB_SET_BLACKRED(tmp, parent, field);    \
                               RB_ROTATE_RIGHT(head, parent, tmp, field);\
                               tmp = RB_LEFT(parent, field);           \
                       }                                               \
                       if ((RB_LEFT(tmp, field) == NULL ||             \
                           RB_COLOR(RB_LEFT(tmp, field), field) == RB_BLACK) &&\
                           (RB_RIGHT(tmp, field) == NULL ||            \
                           RB_COLOR(RB_RIGHT(tmp, field), field) == RB_BLACK)) {\
                               RB_COLOR(tmp, field) = RB_RED;          \
                               elm = parent;                           \
                               parent = RB_PARENT(elm, field);         \
                       } else {                                        \
                               if (RB_LEFT(tmp, field) == NULL ||      \
                                   RB_COLOR(RB_LEFT(tmp, field), field) == RB_BLACK) {\
                                       struct type *oright;            \
                                       if ((oright = RB_RIGHT(tmp, field)))\
                                               RB_COLOR(oright, field) = RB_BLACK;\
                                       RB_COLOR(tmp, field) = RB_RED;  \
                                       RB_ROTATE_LEFT(head, tmp, oright, field);\
                                       tmp = RB_LEFT(parent, field);   \
                               }                                       \
                               RB_COLOR(tmp, field) = RB_COLOR(parent, field);\
                               RB_COLOR(parent, field) = RB_BLACK;     \
                               if (RB_LEFT(tmp, field))                \
                                       RB_COLOR(RB_LEFT(tmp, field), field) = RB_BLACK;\
                               RB_ROTATE_RIGHT(head, parent, tmp, field);\
                               elm = RB_ROOT(head);                    \
                               break;                                  \
                       }                                               \
               }                                                       \
       }                                                               \
       if (elm)                                                        \
               RB_COLOR(elm, field) = RB_BLACK;                        \
}                                                                       \
                                                                       \
struct type *                                                           \
name##_RB_REMOVE(struct name *head, struct type *elm)                   \
{                                                                       \
       struct type *child, *parent, *old = elm;                        \
       int color;                                                      \
       if (RB_LEFT(elm, field) == NULL)                                \
               child = RB_RIGHT(elm, field);                           \
       else if (RB_RIGHT(elm, field) == NULL)                          \
               child = RB_LEFT(elm, field);                            \
       else {                                                          \
               struct type *left;                                      \
               elm = RB_RIGHT(elm, field);                             \
               while ((left = RB_LEFT(elm, field)))                    \
                       elm = left;                                     \
               child = RB_RIGHT(elm, field);                           \
               parent = RB_PARENT(elm, field);                         \
               color = RB_COLOR(elm, field);                           \
               if (child)                                              \
                       RB_PARENT(child, field) = parent;               \
               if (parent) {                                           \
                       if (RB_LEFT(parent, field) == elm)              \
                               RB_LEFT(parent, field) = child;         \
                       else                                            \
                               RB_RIGHT(parent, field) = child;        \
                       RB_AUGMENT(parent);                             \
               } else                                                  \
                       RB_ROOT(head) = child;                          \
               if (RB_PARENT(elm, field) == old)                       \
                       parent = elm;                                   \
               (elm)->field = (old)->field;                            \
               if (RB_PARENT(old, field)) {                            \
                       if (RB_LEFT(RB_PARENT(old, field), field) == old)\
                               RB_LEFT(RB_PARENT(old, field), field) = elm;\
                       else                                            \
                               RB_RIGHT(RB_PARENT(old, field), field) = elm;\
                       RB_AUGMENT(RB_PARENT(old, field));              \
               } else                                                  \
                       RB_ROOT(head) = elm;                            \
               RB_PARENT(RB_LEFT(old, field), field) = elm;            \
               if (RB_RIGHT(old, field))                               \
                       RB_PARENT(RB_RIGHT(old, field), field) = elm;   \
               if (parent) {                                           \
                       left = parent;                                  \
                       do {                                            \
                               RB_AUGMENT(left);                       \
                       } while ((left = RB_PARENT(left, field)));      \
               }                                                       \
               goto color;                                             \
       }                                                               \
       parent = RB_PARENT(elm, field);                                 \
       color = RB_COLOR(elm, field);                                   \
       if (child)                                                      \
               RB_PARENT(child, field) = parent;                       \
       if (parent) {                                                   \
               if (RB_LEFT(parent, field) == elm)                      \
                       RB_LEFT(parent, field) = child;                 \
               else                                                    \
                       RB_RIGHT(parent, field) = child;                \
               RB_AUGMENT(parent);                                     \
       } else                                                          \
               RB_ROOT(head) = child;                                  \
color:                                                                  \
       if (color == RB_BLACK)                                          \
               name##_RB_REMOVE_COLOR(head, parent, child);            \
       return (old);                                                   \
}                                                                       \
                                                                       \
/* Inserts a node into the RB tree */                                   \
struct type *                                                           \
name##_RB_INSERT(struct name *head, struct type *elm)                   \
{                                                                       \
       struct type *tmp;                                               \
       struct type *parent = NULL;                                     \
       int comp = 0;                                                   \
       tmp = RB_ROOT(head);                                            \
       while (tmp) {                                                   \
               parent = tmp;                                           \
               comp = (cmp)(elm, parent);                              \
               if (comp < 0)                                           \
                       tmp = RB_LEFT(tmp, field);                      \
               else if (comp > 0)                                      \
                       tmp = RB_RIGHT(tmp, field);                     \
               else                                                    \
                       return (tmp);                                   \
       }                                                               \
       RB_SET(elm, parent, field);                                     \
       if (parent != NULL) {                                           \
               if (comp < 0)                                           \
                       RB_LEFT(parent, field) = elm;                   \
               else                                                    \
                       RB_RIGHT(parent, field) = elm;                  \
               RB_AUGMENT(parent);                                     \
       } else                                                          \
               RB_ROOT(head) = elm;                                    \
       name##_RB_INSERT_COLOR(head, elm);                              \
       return (NULL);                                                  \
}                                                                       \
                                                                       \
/* Finds the node with the same key as elm */                           \
struct type *                                                           \
name##_RB_FIND(struct name *head, struct type *elm)                     \
{                                                                       \
       struct type *tmp = RB_ROOT(head);                               \
       int comp;                                                       \
       while (tmp) {                                                   \
               comp = cmp(elm, tmp);                                   \
               if (comp < 0)                                           \
                       tmp = RB_LEFT(tmp, field);                      \
               else if (comp > 0)                                      \
                       tmp = RB_RIGHT(tmp, field);                     \
               else                                                    \
                       return (tmp);                                   \
       }                                                               \
       return (NULL);                                                  \
}                                                                       \
                                                                       \
struct type *                                                           \
name##_RB_NEXT(struct type *elm)                                        \
{                                                                       \
       if (RB_RIGHT(elm, field)) {                                     \
               elm = RB_RIGHT(elm, field);                             \
               while (RB_LEFT(elm, field))                             \
                       elm = RB_LEFT(elm, field);                      \
       } else {                                                        \
               if (RB_PARENT(elm, field) &&                            \
                   (elm == RB_LEFT(RB_PARENT(elm, field), field)))     \
                       elm = RB_PARENT(elm, field);                    \
               else {                                                  \
                       while (RB_PARENT(elm, field) &&                 \
                           (elm == RB_RIGHT(RB_PARENT(elm, field), field)))\
                               elm = RB_PARENT(elm, field);            \
                       elm = RB_PARENT(elm, field);                    \
               }                                                       \
       }                                                               \
       return (elm);                                                   \
}                                                                       \
                                                                       \
struct type *                                                           \
name##_RB_MINMAX(struct name *head, int val)                            \
{                                                                       \
       struct type *tmp = RB_ROOT(head);                               \
       struct type *parent = NULL;                                     \
       while (tmp) {                                                   \
               parent = tmp;                                           \
               if (val < 0)                                            \
                       tmp = RB_LEFT(tmp, field);                      \
               else                                                    \
                       tmp = RB_RIGHT(tmp, field);                     \
       }                                                               \
       return (parent);                                                \
}

#define RB_NEGINF       -1
#define RB_INF  1

#define RB_INSERT(name, x, y)   name##_RB_INSERT(x, y)
#define RB_REMOVE(name, x, y)   name##_RB_REMOVE(x, y)
#define RB_FIND(name, x, y)     name##_RB_FIND(x, y)
#define RB_NEXT(name, x, y)     name##_RB_NEXT(y)
#define RB_MIN(name, x)         name##_RB_MINMAX(x, RB_NEGINF)
#define RB_MAX(name, x)         name##_RB_MINMAX(x, RB_INF)

#define RB_FOREACH(x, name, head)                                       \
       for ((x) = RB_MIN(name, head);                                  \
            (x) != NULL;                                               \
            (x) = name##_RB_NEXT(x))

#endif  /* _SYS_TREE_H_ */