; LLVM IR from reyadussalahin/problem-solving :: ad_hoc/constructive_algorithm/codeforces/F1392D (Solution)

; Unoptimized IR (clang -disable-llvm-passes):
target datalayout = "e-m:e-p270:32:32-p271:32:32-p272:64:64-i64:64-i128:128-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-unknown-linux-gnu"

@a = external dso_local global [200020 x i8], align 16
@.str = external hidden unnamed_addr constant [3 x i8], align 1
@.str.1 = external hidden unnamed_addr constant [6 x i8], align 1
@.str.2 = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1

; Function Attrs: mustprogress norecurse uwtable
define dso_local noundef i32 @main() #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  %2 = alloca i32, align 4
  %3 = alloca i32, align 4
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i32, align 4
  store i32 0, ptr %1, align 4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %2) #3
  %10 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef @.str, ptr noundef %2)
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %3) #3
  store i32 0, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %11

11:                                               ; preds = %98, %0
  %12 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %13 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %14 = icmp slt i32 %12, %13
  br i1 %14, label %16, label %15

15:                                               ; preds = %11
  store i32 2, ptr %4, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %3) #3
  br label %101

16:                                               ; preds = %11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #3
  %17 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef @.str.1, ptr noundef %5, ptr noundef @a)
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #3
  store i32 1, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #3
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #3
  %18 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %19 = sub nsw i32 %18, 1
  store i32 %19, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %20

20:                                               ; preds = %38, %16
  %21 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %22 = icmp sgt i32 %21, 0
  br i1 %22, label %24, label %23

23:                                               ; preds = %20
  store i32 5, ptr %4, align 4
  br label %41

24:                                               ; preds = %20
  %25 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %26 = sext i32 %25 to i64
  %27 = getelementptr inbounds [200020 x i8], ptr @a, i64 0, i64 %26
  %28 = load i8, ptr %27, align 1, !tbaa !9
  %29 = sext i8 %28 to i32
  %30 = load i8, ptr @a, align 16, !tbaa !9
  %31 = sext i8 %30 to i32
  %32 = icmp eq i32 %29, %31
  br i1 %32, label %33, label %36

33:                                               ; preds = %24
  %34 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %35 = add nsw i32 %34, 1
  store i32 %35, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %37

36:                                               ; preds = %24
  store i32 5, ptr %4, align 4
  br label %41

37:                                               ; preds = %33
  br label %38

38:                                               ; preds = %37
  %39 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %40 = add nsw i32 %39, -1
  store i32 %40, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %20, !llvm.loop !10

41:                                               ; preds = %36, %23
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #3
  br label %42

42:                                               ; preds = %41
  %43 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %44 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %45 = icmp eq i32 %43, %44
  br i1 %45, label %46, label %55

46:                                               ; preds = %42
  %47 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %48 = sdiv i32 %47, 3
  %49 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %50 = srem i32 %49, 3
  %51 = icmp eq i32 %50, 0
  %52 = zext i1 %51 to i64
  %53 = select i1 %51, i32 0, i32 1
  %54 = add nsw i32 %48, %53
  store i32 %54, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %95

55:                                               ; preds = %42
  %56 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %57 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %58 = sub nsw i32 %56, %57
  %59 = add nsw i32 %58, 1
  store i32 %59, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #3
  store i32 1, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %60

60:                                               ; preds = %87, %55
  %61 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %63 = icmp slt i32 %61, %62
  br i1 %63, label %65, label %64

64:                                               ; preds = %60
  store i32 8, ptr %4, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #3
  br label %90

65:                                               ; preds = %60
  %66 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %67 = sext i32 %66 to i64
  %68 = getelementptr inbounds [200020 x i8], ptr @a, i64 0, i64 %67
  %69 = load i8, ptr %68, align 1, !tbaa !9
  %70 = sext i8 %69 to i32
  %71 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %72 = sub nsw i32 %71, 1
  %73 = sext i32 %72 to i64
  %74 = getelementptr inbounds [200020 x i8], ptr @a, i64 0, i64 %73
  %75 = load i8, ptr %74, align 1, !tbaa !9
  %76 = sext i8 %75 to i32
  %77 = icmp eq i32 %70, %76
  br i1 %77, label %78, label %81

78:                                               ; preds = %65
  %79 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %80 = add nsw i32 %79, 1
  store i32 %80, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %86

81:                                               ; preds = %65
  %82 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %83 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %84 = sdiv i32 %83, 3
  %85 = add nsw i32 %82, %84
  store i32 %85, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  store i32 1, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %86

86:                                               ; preds = %81, %78
  br label %87

87:                                               ; preds = %86
  %88 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %89 = add nsw i32 %88, 1
  store i32 %89, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %60, !llvm.loop !12

90:                                               ; preds = %64
  %91 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %92 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %93 = sdiv i32 %92, 3
  %94 = add nsw i32 %91, %93
  store i32 %94, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %95

95:                                               ; preds = %90, %46
  %96 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %97 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.2, i32 noundef %96)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #3
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #3
  br label %98

98:                                               ; preds = %95
  %99 = load i32, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  %100 = add nsw i32 %99, 1
  store i32 %100, ptr %3, align 4, !tbaa !5
  br label %11, !llvm.loop !13

101:                                              ; preds = %15
  store i32 0, ptr %1, align 4
  store i32 1, ptr %4, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %2) #3
  %102 = load i32, ptr %1, align 4
  ret i32 %102
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

declare i32 @__isoc99_scanf(ptr noundef, ...) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

declare i32 @printf(ptr noundef, ...) #2

attributes #0 = { mustprogress norecurse uwtable "min-legal-vector-width"="0" "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }
attributes #1 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }
attributes #3 = { nounwind }

!llvm.module.flags = !{!0, !1, !2, !3}
!llvm.ident = !{!4}

!0 = !{i32 1, !"wchar_size", i32 4}
!1 = !{i32 8, !"PIC Level", i32 2}
!2 = !{i32 7, !"PIE Level", i32 2}
!3 = !{i32 7, !"uwtable", i32 2}
!4 = !{!"clang version 19.1.0 (git@github.com:llvm/llvm-project.git a4bf6cd7cfb1a1421ba92bca9d017b49936c55e4)"}
!5 = !{!6, !6, i64 0}
!6 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!7, !7, i64 0}
!10 = distinct !{!10, !11}
!11 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!12 = distinct !{!12, !11}
!13 = distinct !{!13, !11}


; Optimized IR (opt -passes='default<O3>'):
target datalayout = "e-m:e-p270:32:32-p271:32:32-p272:64:64-i64:64-i128:128-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-unknown-linux-gnu"

@a = external dso_local global [200020 x i8], align 16
@.str = external hidden unnamed_addr constant [3 x i8], align 1
@.str.1 = external hidden unnamed_addr constant [6 x i8], align 1
@.str.2 = external hidden unnamed_addr constant [4 x i8], align 1

; Function Attrs: mustprogress nofree norecurse nounwind uwtable
define dso_local noundef i32 @main() local_unnamed_addr #0 {
  %1 = alloca i32, align 4
  %2 = alloca i32, align 4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr nonnull %1) #3
  %3 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef nonnull @.str, ptr noundef nonnull %1)
  %4 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %5 = icmp sgt i32 %4, 0
  br i1 %5, label %.lr.ph43, label %._crit_edge44

._crit_edge44:                                    ; preds = %58, %0
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr nonnull %1) #3
  ret i32 0

.lr.ph43:                                         ; preds = %0, %58
  %.02441 = phi i32 [ %60, %58 ], [ 0, %0 ]
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr nonnull %2) #3
  %6 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef nonnull @.str.1, ptr noundef nonnull %2, ptr noundef nonnull @a)
  %7 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %8 = icmp sgt i32 %7, 1
  br i1 %8, label %.lr.ph, label %._crit_edge

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph43
  %9 = load i8, ptr @a, align 16, !tbaa !9
  %10 = zext nneg i32 %7 to i64
  br label %11

11:                                               ; preds = %.lr.ph, %15
  %indvars.iv = phi i64 [ %10, %.lr.ph ], [ %indvars.iv.next, %15 ]
  %.02128 = phi i32 [ 1, %.lr.ph ], [ %16, %15 ]
  %indvars.iv.next = add nsw i64 %indvars.iv, -1
  %12 = getelementptr inbounds [200020 x i8], ptr @a, i64 0, i64 %indvars.iv.next
  %13 = load i8, ptr %12, align 1, !tbaa !9
  %14 = icmp eq i8 %13, %9
  br i1 %14, label %15, label %._crit_edge

15:                                               ; preds = %11
  %16 = add nuw nsw i32 %.02128, 1
  %exitcond.not = icmp eq i32 %16, %7
  br i1 %exitcond.not, label %._crit_edge.thread, label %11, !llvm.loop !10

._crit_edge:                                      ; preds = %11, %.lr.ph43
  %.021.lcssa = phi i32 [ 1, %.lr.ph43 ], [ %.02128, %11 ]
  %17 = icmp eq i32 %.021.lcssa, %7
  br i1 %17, label %._crit_edge.thread, label %23

._crit_edge.thread:                               ; preds = %15, %._crit_edge
  %18 = sdiv i32 %7, 3
  %19 = srem i32 %7, 3
  %20 = icmp ne i32 %19, 0
  %21 = zext i1 %20 to i32
  %22 = add nsw i32 %18, %21
  br label %58

23:                                               ; preds = %._crit_edge
  %24 = sub nsw i32 %7, %.021.lcssa
  %25 = add nsw i32 %24, 1
  store i32 %25, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %.not32 = icmp slt i32 %24, 1
  br i1 %.not32, label %._crit_edge38, label %.lr.ph37.preheader

.lr.ph37.preheader:                               ; preds = %23
  %26 = add i32 %7, 1
  %27 = sub i32 %26, %.021.lcssa
  %wide.trip.count = zext i32 %27 to i64
  %.pre = load i8, ptr @a, align 16, !tbaa !9
  %28 = add nsw i64 %wide.trip.count, -1
  %xtraiter = and i64 %28, 1
  %29 = icmp eq i32 %27, 2
  br i1 %29, label %._crit_edge38.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph37.preheader.new

.lr.ph37.preheader.new:                           ; preds = %.lr.ph37.preheader
  %unroll_iter = and i64 %28, -2
  br label %.lr.ph37

._crit_edge38.loopexit.unr-lcssa:                 ; preds = %57, %.lr.ph37.preheader
  %.223.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %.lr.ph37.preheader ], [ %.223.1, %57 ]
  %.1.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %.lr.ph37.preheader ], [ %.1.1, %57 ]
  %.unr = phi i8 [ %.pre, %.lr.ph37.preheader ], [ %50, %57 ]
  %indvars.iv46.unr = phi i64 [ 1, %.lr.ph37.preheader ], [ %indvars.iv.next47.1, %57 ]
  %.02034.unr = phi i32 [ 0, %.lr.ph37.preheader ], [ %.1.1, %57 ]
  %.12233.unr = phi i32 [ %.021.lcssa, %.lr.ph37.preheader ], [ %.223.1, %57 ]
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br i1 %lcmp.mod.not, label %._crit_edge38, label %.lr.ph37.epil

.lr.ph37.epil:                                    ; preds = %._crit_edge38.loopexit.unr-lcssa
  %30 = getelementptr inbounds [200020 x i8], ptr @a, i64 0, i64 %indvars.iv46.unr
  %31 = load i8, ptr %30, align 1, !tbaa !9
  %32 = icmp eq i8 %31, %.unr
  br i1 %32, label %36, label %33

33:                                               ; preds = %.lr.ph37.epil
  %34 = sdiv i32 %.12233.unr, 3
  %35 = add nsw i32 %.02034.unr, %34
  br label %._crit_edge38

36:                                               ; preds = %.lr.ph37.epil
  %37 = add nsw i32 %.12233.unr, 1
  br label %._crit_edge38

._crit_edge38:                                    ; preds = %._crit_edge38.loopexit.unr-lcssa, %36, %33, %23
  %.122.lcssa = phi i32 [ %.021.lcssa, %23 ], [ %.223.lcssa.ph, %._crit_edge38.loopexit.unr-lcssa ], [ %37, %36 ], [ 1, %33 ]
  %.020.lcssa = phi i32 [ 0, %23 ], [ %.1.lcssa.ph, %._crit_edge38.loopexit.unr-lcssa ], [ %.02034.unr, %36 ], [ %35, %33 ]
  %38 = sdiv i32 %.122.lcssa, 3
  %39 = add nsw i32 %.020.lcssa, %38
  br label %58

.lr.ph37:                                         ; preds = %57, %.lr.ph37.preheader.new
  %40 = phi i8 [ %.pre, %.lr.ph37.preheader.new ], [ %50, %57 ]
  %indvars.iv46 = phi i64 [ 1, %.lr.ph37.preheader.new ], [ %indvars.iv.next47.1, %57 ]
  %.02034 = phi i32 [ 0, %.lr.ph37.preheader.new ], [ %.1.1, %57 ]
  %.12233 = phi i32 [ %.021.lcssa, %.lr.ph37.preheader.new ], [ %.223.1, %57 ]
  %niter = phi i64 [ 0, %.lr.ph37.preheader.new ], [ %niter.next.1, %57 ]
  %41 = getelementptr inbounds [200020 x i8], ptr @a, i64 0, i64 %indvars.iv46
  %42 = load i8, ptr %41, align 1, !tbaa !9
  %43 = icmp eq i8 %42, %40
  br i1 %43, label %44, label %46

44:                                               ; preds = %.lr.ph37
  %45 = add nsw i32 %.12233, 1
  br label %.lr.ph37.1

46:                                               ; preds = %.lr.ph37
  %47 = sdiv i32 %.12233, 3
  %48 = add nsw i32 %.02034, %47
  br label %.lr.ph37.1

.lr.ph37.1:                                       ; preds = %44, %46
  %.223 = phi i32 [ %45, %44 ], [ 1, %46 ]
  %.1 = phi i32 [ %.02034, %44 ], [ %48, %46 ]
  %indvars.iv.next47 = add nuw nsw i64 %indvars.iv46, 1
  %49 = getelementptr inbounds [200020 x i8], ptr @a, i64 0, i64 %indvars.iv.next47
  %50 = load i8, ptr %49, align 1, !tbaa !9
  %51 = icmp eq i8 %50, %42
  br i1 %51, label %55, label %52

52:                                               ; preds = %.lr.ph37.1
  %53 = sdiv i32 %.223, 3
  %54 = add nsw i32 %.1, %53
  br label %57

55:                                               ; preds = %.lr.ph37.1
  %56 = add nsw i32 %.223, 1
  br label %57

57:                                               ; preds = %55, %52
  %.223.1 = phi i32 [ %56, %55 ], [ 1, %52 ]
  %.1.1 = phi i32 [ %.1, %55 ], [ %54, %52 ]
  %indvars.iv.next47.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv46, 2
  %niter.next.1 = add i64 %niter, 2
  %niter.ncmp.1 = icmp eq i64 %niter.next.1, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.1, label %._crit_edge38.loopexit.unr-lcssa, label %.lr.ph37, !llvm.loop !12

58:                                               ; preds = %._crit_edge38, %._crit_edge.thread
  %.2 = phi i32 [ %22, %._crit_edge.thread ], [ %39, %._crit_edge38 ]
  %59 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.2, i32 noundef %.2)
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr nonnull %2) #3
  %60 = add nuw nsw i32 %.02441, 1
  %61 = load i32, ptr %1, align 4, !tbaa !5
  %62 = icmp slt i32 %60, %61
  br i1 %62, label %.lr.ph43, label %._crit_edge44, !llvm.loop !13
}

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @__isoc99_scanf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #2

; Function Attrs: mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @printf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #2

attributes #0 = { mustprogress nofree norecurse nounwind uwtable "min-legal-vector-width"="0" "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }
attributes #1 = { mustprogress nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { nofree nounwind "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }
attributes #3 = { nounwind }

!llvm.module.flags = !{!0, !1, !2, !3}
!llvm.ident = !{!4}

!0 = !{i32 1, !"wchar_size", i32 4}
!1 = !{i32 8, !"PIC Level", i32 2}
!2 = !{i32 7, !"PIE Level", i32 2}
!3 = !{i32 7, !"uwtable", i32 2}
!4 = !{!"clang version 19.1.0 (git@github.com:llvm/llvm-project.git a4bf6cd7cfb1a1421ba92bca9d017b49936c55e4)"}
!5 = !{!6, !6, i64 0}
!6 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C++ TBAA"}
!9 = !{!7, !7, i64 0}
!10 = distinct !{!10, !11}
!11 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!12 = distinct !{!12, !11}
!13 = distinct !{!13, !11}


; Effective O3 passes: BDCEPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferAlignmentPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass