; LLVM IR from tangjz/acm-icpc :: 51nod (1259)

; 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"

@n = external dso_local global i32, align 4
@f = external dso_local global [50001 x i32], align 16
@.str = external hidden unnamed_addr constant [3 x i8], align 1
@.str.1 = 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 i64, align 8
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca i32, align 4
  store i32 0, ptr %1, align 4
  %7 = call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef @.str, ptr noundef @n)
  store i32 1, ptr @f, align 16, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %2) #3
  store i32 1, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  br label %8

8:                                                ; preds = %136, %0
  %9 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %10 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %11 = icmp sle i32 %9, %10
  br i1 %11, label %13, label %12

12:                                               ; preds = %8
  store i32 2, ptr %3, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %2) #3
  br label %139

13:                                               ; preds = %8
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %4) #3
  store i64 0, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %5) #3
  store i32 1, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %14

14:                                               ; preds = %59, %13
  %15 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %16 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %17 = mul nsw i32 3, %16
  %18 = sub nsw i32 %17, 1
  %19 = mul nsw i32 %15, %18
  %20 = ashr i32 %19, 1
  %21 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %22 = icmp sle i32 %20, %21
  br i1 %22, label %24, label %23

23:                                               ; preds = %14
  store i32 5, ptr %3, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %5) #3
  br label %62

24:                                               ; preds = %14
  %25 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %26 = and i32 %25, 1
  %27 = icmp ne i32 %26, 0
  br i1 %27, label %28, label %43

28:                                               ; preds = %24
  %29 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %30 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %31 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %32 = mul nsw i32 3, %31
  %33 = sub nsw i32 %32, 1
  %34 = mul nsw i32 %30, %33
  %35 = ashr i32 %34, 1
  %36 = sub nsw i32 %29, %35
  %37 = sext i32 %36 to i64
  %38 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %37
  %39 = load i32, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  %40 = sext i32 %39 to i64
  %41 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %42 = add nsw i64 %41, %40
  store i64 %42, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  br label %58

43:                                               ; preds = %24
  %44 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %45 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %47 = mul nsw i32 3, %46
  %48 = sub nsw i32 %47, 1
  %49 = mul nsw i32 %45, %48
  %50 = ashr i32 %49, 1
  %51 = sub nsw i32 %44, %50
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !5
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %57 = sub nsw i64 %56, %55
  store i64 %57, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  br label %58

58:                                               ; preds = %43, %28
  br label %59

59:                                               ; preds = %58
  %60 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %61 = add nsw i32 %60, 1
  store i32 %61, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  br label %14, !llvm.loop !11

62:                                               ; preds = %23
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %6) #3
  store i32 1, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %63

63:                                               ; preds = %114, %62
  %64 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %65 = sub nsw i32 0, %64
  %66 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %67 = sub nsw i32 0, %66
  %68 = mul nsw i32 3, %67
  %69 = sub nsw i32 %68, 1
  %70 = mul nsw i32 %65, %69
  %71 = ashr i32 %70, 1
  %72 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %73 = icmp sle i32 %71, %72
  br i1 %73, label %75, label %74

74:                                               ; preds = %63
  store i32 8, ptr %3, align 4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %6) #3
  br label %117

75:                                               ; preds = %63
  %76 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %77 = and i32 %76, 1
  %78 = icmp ne i32 %77, 0
  br i1 %78, label %79, label %96

79:                                               ; preds = %75
  %80 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %81 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %82 = sub nsw i32 0, %81
  %83 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %84 = sub nsw i32 0, %83
  %85 = mul nsw i32 3, %84
  %86 = sub nsw i32 %85, 1
  %87 = mul nsw i32 %82, %86
  %88 = ashr i32 %87, 1
  %89 = sub nsw i32 %80, %88
  %90 = sext i32 %89 to i64
  %91 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %90
  %92 = load i32, ptr %91, align 4, !tbaa !5
  %93 = sext i32 %92 to i64
  %94 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %95 = add nsw i64 %94, %93
  store i64 %95, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  br label %113

96:                                               ; preds = %75
  %97 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %98 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %99 = sub nsw i32 0, %98
  %100 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %101 = sub nsw i32 0, %100
  %102 = mul nsw i32 3, %101
  %103 = sub nsw i32 %102, 1
  %104 = mul nsw i32 %99, %103
  %105 = ashr i32 %104, 1
  %106 = sub nsw i32 %97, %105
  %107 = sext i32 %106 to i64
  %108 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %107
  %109 = load i32, ptr %108, align 4, !tbaa !5
  %110 = sext i32 %109 to i64
  %111 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %112 = sub nsw i64 %111, %110
  store i64 %112, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  br label %113

113:                                              ; preds = %96, %79
  br label %114

114:                                              ; preds = %113
  %115 = load i32, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  %116 = add nsw i32 %115, 1
  store i32 %116, ptr %6, align 4, !tbaa !5
  br label %63, !llvm.loop !13

117:                                              ; preds = %74
  %118 = load i64, ptr %4, align 8, !tbaa !9
  %119 = srem i64 %118, 1000000007
  %120 = trunc i64 %119 to i32
  %121 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %122 = sext i32 %121 to i64
  %123 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %122
  store i32 %120, ptr %123, align 4, !tbaa !5
  %124 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %125 = sext i32 %124 to i64
  %126 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %125
  %127 = load i32, ptr %126, align 4, !tbaa !5
  %128 = icmp slt i32 %127, 0
  br i1 %128, label %129, label %135

129:                                              ; preds = %117
  %130 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %131 = sext i32 %130 to i64
  %132 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %131
  %133 = load i32, ptr %132, align 4, !tbaa !5
  %134 = add nsw i32 %133, 1000000007
  store i32 %134, ptr %132, align 4, !tbaa !5
  br label %135

135:                                              ; preds = %129, %117
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %4) #3
  br label %136

136:                                              ; preds = %135
  %137 = load i32, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  %138 = add nsw i32 %137, 1
  store i32 %138, ptr %2, align 4, !tbaa !5
  br label %8, !llvm.loop !14

139:                                              ; preds = %12
  %140 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %141 = sext i32 %140 to i64
  %142 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %141
  %143 = load i32, ptr %142, align 4, !tbaa !5
  %144 = call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef @.str.1, i32 noundef %143)
  ret i32 0
}

declare i32 @__isoc99_scanf(ptr noundef, ...) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #2

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #2

declare i32 @printf(ptr noundef, ...) #1

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 = { "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 #2 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
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 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"long long", !7, i64 0}
!11 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = distinct !{!13, !12}
!14 = distinct !{!14, !12}


; 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"

@n = external dso_local global i32, align 4
@f = external dso_local local_unnamed_addr global [50001 x i32], align 16
@.str = external hidden unnamed_addr constant [3 x i8], align 1
@.str.1 = 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 = tail call i32 (ptr, ...) @__isoc99_scanf(ptr noundef nonnull @.str, ptr noundef nonnull @n)
  store i32 1, ptr @f, align 16, !tbaa !5
  %2 = load i32, ptr @n, align 4, !tbaa !5
  %.not51 = icmp slt i32 %2, 1
  br i1 %.not51, label %._crit_edge53, label %.preheader45.preheader

.preheader45.preheader:                           ; preds = %0
  %3 = add nuw i32 %2, 1
  %wide.trip.count = zext i32 %3 to i64
  br label %.preheader45

.preheader45:                                     ; preds = %.preheader45.preheader, %._crit_edge
  %indvars.iv = phi i64 [ 1, %.preheader45.preheader ], [ %indvars.iv.next, %._crit_edge ]
  %4 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  %5 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  br label %12

._crit_edge53:                                    ; preds = %._crit_edge, %0
  %6 = sext i32 %2 to i64
  %7 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %6
  %8 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %9 = tail call i32 (ptr, ...) @printf(ptr noundef nonnull dereferenceable(1) @.str.1, i32 noundef %8)
  ret i32 0

.preheader:                                       ; preds = %29
  %.not4248 = icmp ult i64 %indvars.iv, 2
  br i1 %.not4248, label %._crit_edge, label %.lr.ph.preheader

.lr.ph.preheader:                                 ; preds = %.preheader
  %10 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  %11 = trunc nuw nsw i64 %indvars.iv to i32
  br label %.lr.ph

12:                                               ; preds = %.preheader45, %29
  %13 = phi i32 [ 1, %.preheader45 ], [ %34, %29 ]
  %.03247 = phi i32 [ 1, %.preheader45 ], [ %30, %29 ]
  %.03346 = phi i64 [ 0, %.preheader45 ], [ %.1, %29 ]
  %14 = and i32 %.03247, 1
  %.not44 = icmp eq i32 %14, 0
  br i1 %.not44, label %22, label %15

15:                                               ; preds = %12
  %16 = sub nsw i32 %4, %13
  %17 = sext i32 %16 to i64
  %18 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %17
  %19 = load i32, ptr %18, align 4, !tbaa !5
  %20 = sext i32 %19 to i64
  %21 = add nsw i64 %.03346, %20
  br label %29

22:                                               ; preds = %12
  %23 = sub nsw i32 %5, %13
  %24 = sext i32 %23 to i64
  %25 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %24
  %26 = load i32, ptr %25, align 4, !tbaa !5
  %27 = sext i32 %26 to i64
  %28 = sub nsw i64 %.03346, %27
  br label %29

29:                                               ; preds = %15, %22
  %.1 = phi i64 [ %21, %15 ], [ %28, %22 ]
  %30 = add nuw nsw i32 %.03247, 1
  %31 = mul nuw nsw i32 %30, 3
  %32 = add nsw i32 %31, -1
  %33 = mul nsw i32 %32, %30
  %34 = ashr i32 %33, 1
  %35 = sext i32 %34 to i64
  %.not39 = icmp slt i64 %indvars.iv, %35
  br i1 %.not39, label %.preheader, label %12, !llvm.loop !9

._crit_edge:                                      ; preds = %57, %.preheader
  %.2.lcssa = phi i64 [ %.1, %.preheader ], [ %.3, %57 ]
  %36 = srem i64 %.2.lcssa, 1000000007
  %37 = trunc nsw i64 %36 to i32
  %38 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %indvars.iv
  %39 = icmp slt i64 %36, 0
  %40 = add nsw i32 %37, 1000000007
  %spec.select = select i1 %39, i32 %40, i32 %37
  store i32 %spec.select, ptr %38, align 4, !tbaa !5
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %._crit_edge53, label %.preheader45, !llvm.loop !11

.lr.ph:                                           ; preds = %.lr.ph.preheader, %57
  %41 = phi i32 [ %59, %57 ], [ 2, %.lr.ph.preheader ]
  %.050 = phi i32 [ %58, %57 ], [ 1, %.lr.ph.preheader ]
  %.249 = phi i64 [ %.3, %57 ], [ %.1, %.lr.ph.preheader ]
  %42 = and i32 %.050, 1
  %.not43 = icmp eq i32 %42, 0
  br i1 %.not43, label %50, label %43

43:                                               ; preds = %.lr.ph
  %44 = sub nsw i32 %10, %41
  %45 = sext i32 %44 to i64
  %46 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %45
  %47 = load i32, ptr %46, align 4, !tbaa !5
  %48 = sext i32 %47 to i64
  %49 = add nsw i64 %.249, %48
  br label %57

50:                                               ; preds = %.lr.ph
  %51 = sub nsw i32 %11, %41
  %52 = sext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds [50001 x i32], ptr @f, i64 0, i64 %52
  %54 = load i32, ptr %53, align 4, !tbaa !5
  %55 = sext i32 %54 to i64
  %56 = sub nsw i64 %.249, %55
  br label %57

57:                                               ; preds = %43, %50
  %.3 = phi i64 [ %49, %43 ], [ %56, %50 ]
  %58 = add nuw nsw i32 %.050, 1
  %.neg = mul i32 %58, 3
  %.neg40 = add i32 %.neg, 1
  %.neg41 = mul i32 %.neg40, %58
  %59 = ashr i32 %.neg41, 1
  %60 = sext i32 %59 to i64
  %.not42 = icmp slt i64 %indvars.iv, %60
  br i1 %.not42, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !12
}

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @__isoc99_scanf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #1

; Function Attrs: nofree nounwind
declare noundef i32 @printf(ptr nocapture noundef readonly, ...) local_unnamed_addr #1

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 = { 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" }

!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 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}
!12 = distinct !{!12, !10}


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