#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ printf(char *, int /*<<< orphan*/, int);
scalar_t__ scanf(char *, int *, int *, int *, int *);
int main() {
  int Z, I, L, M, Case = 1;
  int num[10000];
  while (scanf("%d%d%d%d", &Z, &I, &M, &L) && M) {
    int i, count = 0;
    for (i = 0; i < 10000; i++)
      num[i] = 0;
    while (!num[L]) {
      num[L] = ++count;
      L = (Z * L + I) % M;
    }
    printf("Case %d: %d\n", Case++, count - num[L] + 1);
  }
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x9c70,%rsp
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
movl   $0x1,-0x18(%rbp)
lea    0xec0(%rip),%rdi
lea    -0x8(%rbp),%rsi
lea    -0xc(%rbp),%rdx
lea    -0x14(%rbp),%rcx
lea    -0x10(%rbp),%r8
call   1040 <scanf@plt>
mov    %rax,%rcx
xor    %eax,%eax
cmp    $0x0,%rcx
mov    %al,-0x9c69(%rbp)
je     1177 <main+0x57>
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
setne  %al
mov    %al,-0x9c69(%rbp)
mov    -0x9c69(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    118a <main+0x6a>
jmp    1257 <main+0x137>
movl   $0x0,-0x9c68(%rbp)
movl   $0x0,-0x9c64(%rbp)
cmpl   $0x2710,-0x9c64(%rbp)
jge    11d4 <main+0xb4>
movslq -0x9c64(%rbp),%rax
movl   $0x0,-0x9c60(%rbp,%rax,4)
mov    -0x9c64(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x9c64(%rbp)
jmp    119e <main+0x7e>
jmp    11d9 <main+0xb9>
movslq -0x10(%rbp),%rax
cmpl   $0x0,-0x9c60(%rbp,%rax,4)
setne  %al
xor    $0xff,%al
test   $0x1,%al
jne    11f7 <main+0xd7>
jmp    1227 <main+0x107>
mov    -0x9c68(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x9c68(%rbp)
movslq -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x9c60(%rbp,%rax,4)
mov    -0x8(%rbp),%eax
imul   -0x10(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
jmp    11d9 <main+0xb9>
mov    -0x18(%rbp),%esi
mov    %esi,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x9c68(%rbp),%edx
movslq -0x10(%rbp),%rax
sub    -0x9c60(%rbp,%rax,4),%edx
add    $0x1,%edx
lea    0xdbc(%rip),%rdi
call   1030 <printf@plt>
jmp    1139 <main+0x19>
xor    %eax,%eax
add    $0x9c70,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x9c58,%rsp
lea    0xeb8(%rip),%rdi
lea    0xc(%rsp),%rsi
lea    0x8(%rsp),%rdx
mov    %rsp,%rcx
lea    0x4(%rsp),%r8
call   1050 <scanf@plt>
test   %rax,%rax
je     1240 <main+0x110>
mov    (%rsp),%r13d
test   %r13d,%r13d
je     1240 <main+0x110>
mov    $0x1,%ebx
lea    0x8(%rsp),%rbp
mov    %rsp,%r14
lea    0x4(%rsp),%r15
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %r12d,%r12d
mov    $0x9c40,%edx
lea    0x10(%rsp),%rdi
xor    %esi,%esi
call   1040 <memset@plt>
movslq 0x4(%rsp),%rdx
mov    0x10(%rsp,%rdx,4),%edi
test   %edi,%edi
jne    11f9 <main+0xc9>
lea    (%rsp,%rdx,4),%rax
add    $0x10,%rax
mov    0xc(%rsp),%ecx
xor    %r12d,%r12d
mov    0x8(%rsp),%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
imul   %ecx,%edx
add    %esi,%edx
add    $0x1,%r12d
mov    %r12d,(%rax)
mov    %edx,%eax
cltd
idiv   %r13d
movslq %edx,%rdi
lea    (%rsp,%rdi,4),%rax
add    $0x10,%rax
mov    0x10(%rsp,%rdi,4),%edi
test   %edi,%edi
je     11d0 <main+0xa0>
mov    %edx,0x4(%rsp)
sub    %edi,%r12d
add    $0x1,%r12d
lea    0xe02(%rip),%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %r12d,%edx
call   1030 <printf@plt>
lea    0xde8(%rip),%rdi
lea    0xc(%rsp),%rsi
mov    %rbp,%rdx
mov    %r14,%rcx
mov    %r15,%r8
call   1050 <scanf@plt>
test   %rax,%rax
je     1240 <main+0x110>
add    $0x1,%ebx
mov    (%rsp),%r13d
test   %r13d,%r13d
jne    1190 <main+0x60>
xor    %eax,%eax
add    $0x9c58,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [9 x i8] c"%d%d%d%d\00"
@.str.1 = [13 x i8] c"Case %d: %d\0A\00"
define i32 @main() {
%1 = alloca i32
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca [10000 x i32]
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32 0, i32* %1
store i32 1, i32* %6
br label %10
10: ; preds = %50, %0
%11 = call i64 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([9 x i8], [9 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32* %2, i32* %3, i32* %5, i32* %4)
%12 = icmp ne i64 %11, 0
br i1 %12, label %13, label %16
13: ; preds = %10
%14 = load i32, i32* %5
%15 = icmp ne i32 %14, 0
br label %16
16: ; preds = %13, %10
%17 = phi i1 [ false, %10 ], [ %15, %13 ]
br i1 %17, label %18, label %61
18: ; preds = %16
store i32 0, i32* %9
store i32 0, i32* %8
br label %19
19: ; preds = %26, %18
%20 = load i32, i32* %8
%21 = icmp slt i32 %20, 10000
br i1 %21, label %22, label %29
22: ; preds = %19
%23 = load i32, i32* %8
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %7, i64 0, i64 %24
store i32 0, i32* %25
br label %26
26: ; preds = %22
%27 = load i32, i32* %8
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %8
br label %19
29: ; preds = %19
br label %30
30: ; preds = %37, %29
%31 = load i32, i32* %4
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %7, i64 0, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = icmp ne i32 %34, 0
%36 = xor i1 %35, true
br i1 %36, label %37, label %50
37: ; preds = %30
%38 = load i32, i32* %9
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %9
%40 = load i32, i32* %4
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %7, i64 0, i64 %41
store i32 %39, i32* %42
%43 = load i32, i32* %2
%44 = load i32, i32* %4
%45 = mul nsw i32 %43, %44
%46 = load i32, i32* %3
%47 = add nsw i32 %45, %46
%48 = load i32, i32* %5
%49 = srem i32 %47, %48
store i32 %49, i32* %4
br label %30
50: ; preds = %30
%51 = load i32, i32* %6
%52 = add nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %6
%53 = load i32, i32* %9
%54 = load i32, i32* %4
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %7, i64 0, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = sub nsw i32 %53, %57
%59 = add nsw i32 %58, 1
%60 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([13 x i8], [13 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %51, i32 %59)
br label %10
61: ; preds = %16
ret i32 0
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [9 x i8] c"%d%d%d%d\00"
@.str.1 = [13 x i8] c"Case %d: %d\0A\00"
define i32 @main() {
%1 = alloca i32
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca [10000 x i32]
%6 = bitcast [10000 x i32]* %5 to i8*
%7 = bitcast i32* %1 to i8*
%8 = bitcast i32* %2 to i8*
%9 = bitcast i32* %3 to i8*
%10 = bitcast i32* %4 to i8*
%11 = call i64 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([9 x i8], [9 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32* %1, i32* %2, i32* %4, i32* %3)
%12 = icmp ne i64 %11, 0
%13 = load i32, i32* %4
%14 = icmp ne i32 %13, 0
%15 = select i1 %12, i1 %14, i1 false
br i1 %15, label %16, label %52
16: ; preds = %0, %40
%17 = phi i32 [ %49, %40 ], [ %13, %0 ]
%18 = phi i32 [ %43, %40 ], [ 1, %0 ]
%19 = load i32, i32* %3
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %5, i64 0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = icmp eq i32 %22, 0
br i1 %23, label %24, label %40
24: ; preds = %16
%25 = load i32, i32* %1
%26 = load i32, i32* %2
br label %27
27: ; preds = %24, %27
%28 = phi i32* [ %21, %24 ], [ %36, %27 ]
%29 = phi i32 [ 0, %24 ], [ %31, %27 ]
%30 = phi i32 [ %19, %24 ], [ %34, %27 ]
%31 = add nuw nsw i32 %29, 1
store i32 %31, i32* %28
%32 = mul nsw i32 %25, %30
%33 = add nsw i32 %32, %26
%34 = srem i32 %33, %17
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds [10000 x i32], [10000 x i32]* %5, i64 0, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = icmp eq i32 %37, 0
br i1 %38, label %27, label %39
39: ; preds = %27
store i32 %34, i32* %3
br label %40
40: ; preds = %39, %16
%41 = phi i32 [ %31, %39 ], [ 0, %16 ]
%42 = phi i32 [ %37, %39 ], [ %22, %16 ]
%43 = add nuw nsw i32 %18, 1
%44 = add i32 %41, 1
%45 = sub i32 %44, %42
%46 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([13 x i8], [13 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %18, i32 %45)
%47 = call i64 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([9 x i8], [9 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32* %1, i32* %2, i32* %4, i32* %3)
%48 = icmp ne i64 %47, 0
%49 = load i32, i32* %4
%50 = icmp ne i32 %49, 0
%51 = select i1 %48, i1 %50, i1 false
br i1 %51, label %16, label %52
52: ; preds = %40, %0
ret i32 0
}