P3721 [AH2017/HNOI2017] 单旋
题目描述
H 国是一个热爱写代码的国家,那里的人们很小去学校学习写各种各样的数据结构。伸展树(splay)是一种数据结构,因为代码好写,功能多,效率高,掌握这种数据结构成为了 H 国的必修技能。有一天,邪恶的“卡”带着他的邪恶的“常数” 来企图毁灭 H 国。“卡” 给 H 国的人洗脑说,splay 如果写成单旋的,将会更快。“卡”称“单旋 splay”为“spaly”。虽说他说的很没道理,但还是有 H 国的人相信了,小 H 就是其中之一,spaly 马上成为他的信仰。而 H 国的国王,自然不允许这样的风气蔓延,国王构造了一组数据,数据由 $m$(不超过 $10^5$)个操作构成,他知道这样的数据肯定打垮 spaly,但是国王还有很多很多其他的事情要做,所以统计每个操作所需要的实际代价的任务就交给你啦。
数据中的操作分为 $5$ 种:
1. 插入操作:向当前非空 spaly 中插入一个关键码为 $key$ 的新孤立节点。插入方法为,先让 $key$ 和根比较,如果 $key$ 比根小,则往左子树走,否则往右子树走,如此反复,直到某个时刻,$key$ 比当前子树根 $x$ 小,而 $x$ 的左子树为空,那就让 $key$ 成为 $x$ 的左孩子;或者 $key$ 比当前子树根 $x$ 大,而 $x$ 的右子树为空,那就让 $key$ 成为 $x$ 的右孩子。该操作的代价为:插入后,$key$ 的深度。特别地,若树为空,则直接让新节点成为一个单个节点的树。(各节点关键码互不相等。对于“深度” 的解释见末尾对 spaly 的描述。)
2. 单旋最小值:将 spaly 中关键码最小的元素 $x \min$ 单旋到根。操作代价为:单旋前 $x \min$ 的深度。(对于单旋操作的解释见末尾对 spaly 的描述。)
3. 单旋最大值:将 spaly 中关键码最大的元素 $x \max$ 单旋到根。操作代价为:单旋前 $x \max$ 的深度。
4. 单旋删除最小值:先执行 $2$ 号操作,然后把根删除。由于 $2$ 号操作之后,根没有左子树,所以直接切断根和右子树的联系即可。(具体见样例解释)。操作代价同 $2$ 号操作。
5. 单旋删除最大值:先执行 $3$ 号操作,然后把根删除。操作代价同 $3$ 号操作。

对于不是 H 国的人,你可能需要了解一些 spaly 的知识,才能完成国王的任务:
1. spaly 是一棵二叉树,满足对于任意一个节点 $x$,它如果有左孩子 $lx$,那么 $lx$ 的关键码小于 $x$ 的关键码。如果有右孩子 $rx$,那么 $rx$ 的关键码大于 $x$ 的关键码。
2. 一个节点在 spaly 的深度定义为:从根节点到该节点的路径上一共有多少个节点(包括自己)。
3. 单旋操作是对于一棵树上的节点 $x$ 来说的。一开始,设 $f$ 为 $x$ 在树上的父亲。如果 $x$ 为 $f$ 的左孩子,那么执行 $zig (x)$ 操作(如上图中,左边的树经过 $zig (x)$ 变为了右边的树), 否则执行 $zag (x)$ 操作(在上图中,将右边的树经过 $zag (f)$ 就变成了左边的树)。每当执行一次 $zig (x)$ 或者 $zag (x)$,$x$ 的深度减小 $1$,如此反复,直到 $x$ 为根。总之,单旋 $x$ 就是通过反复执行 $zig$ 和 $zag$ 将 $x$ 变为根。
输入格式
无
输出格式
无
说明/提示
$20 \%$ 的数据满足: $1 \leq m \leq 1000$。
另外 $30\%$ 的数据满足:不存在 $4,5$ 操作。
$100\%$ 的数据满足:$1 \leq m \leq 10^5,1 \leq key \leq 10^9$。 所有出现的关键码互不相同。 任何一个非插入操作,一定保证树非空。 在未执行任何操作之前,树为空。