#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 calculate_number_of_nodes(int, int, int);
int ipow(int, int);
void setup_multistage_tree(int md, int Nr, int Nh, int *nk) {
  int num_scenarios = ipow(md, Nr);
  int num_nodes = calculate_number_of_nodes(md, Nr, Nh);
  int nodes_in_next_stage;
  int nodes_in_stage = 1;
  int idx = 0;
  for (int kk = 0; kk < Nh; kk++) {
    nodes_in_next_stage = 0;
    for (int ii = 0; ii < nodes_in_stage; ii++) {
      if (kk < Nr) {
        nk[idx + ii] = md;
      } else {
        nk[idx + ii] = 1;
      }
      nodes_in_next_stage += nk[idx + ii];
    }
    idx += nodes_in_stage;
    nodes_in_stage = nodes_in_next_stage;
  }
  for (int ii = 0; ii < nodes_in_stage; ii++) {
    nk[idx + ii] = 0;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<setup_multistage_tree>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
mov    -0x8(%rbp),%esi
call   1040 <ipow@plt>
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
mov    -0x8(%rbp),%esi
mov    -0xc(%rbp),%edx
call   1030 <calculate_number_of_nodes@plt>
mov    %eax,-0x20(%rbp)
movl   $0x1,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1208 <setup_multistage_tree+0xe8>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
jge    11eb <setup_multistage_tree+0xcb>
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11b3 <setup_multistage_tree+0x93>
mov    -0x4(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11c7 <setup_multistage_tree+0xa7>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
add    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1183 <setup_multistage_tree+0x63>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1169 <setup_multistage_tree+0x49>
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
jge    123d <setup_multistage_tree+0x11d>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x38(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    120f <setup_multistage_tree+0xef>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<setup_multistage_tree>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %rcx,%r14
mov    %edx,%r13d
mov    %esi,%r15d
mov    %edi,%r12d
call   1050 <ipow@plt>
mov    %r12d,%edi
mov    %r15d,%esi
mov    %r13d,%edx
call   1030 <calculate_number_of_nodes@plt>
xor    %eax,%eax
test   %r13d,%r13d
jle    1309 <setup_multistage_tree+0x1d9>
lea    0x70(%r14),%rcx
mov    %rcx,0x8(%rsp)
lea    0x10(%r14),%rcx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
mov    $0x1,%r11d
xor    %ecx,%ecx
jmp    11a2 <setup_multistage_tree+0x72>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    %r11d,%ecx
add    $0x1,%eax
xor    %r11d,%r11d
cmp    %r13d,%eax
je     131f <setup_multistage_tree+0x1ef>
test   %r11d,%r11d
jle    1190 <setup_multistage_tree+0x60>
cmp    %r15d,%eax
movslq %ecx,%r10
mov    %r11d,%ebx
mov    $0x1,%esi
cmovl  %r12d,%esi
cmp    $0x8,%r11d
jae    11d0 <setup_multistage_tree+0xa0>
xor    %edx,%edx
xor    %ebp,%ebp
jmp    12db <setup_multistage_tree+0x1ab>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ebx,%edx
and    $0xfffffff8,%edx
movd   %esi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm0
lea    -0x8(%rdx),%rdi
mov    %rdi,%rbp
shr    $0x3,%rbp
add    $0x1,%rbp
mov    %ebp,%r8d
and    $0x3,%r8d
cmp    $0x18,%rdi
jae    1206 <setup_multistage_tree+0xd6>
pxor   %xmm1,%xmm1
xor    %edi,%edi
pxor   %xmm2,%xmm2
jmp    1281 <setup_multistage_tree+0x151>
and    $0xfffffffffffffffc,%rbp
movdqa %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm0,%xmm3
mov    0x8(%rsp),%rdi
lea    (%rdi,%r10,4),%r9
pxor   %xmm1,%xmm1
xor    %edi,%edi
pxor   %xmm2,%xmm2
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movdqu %xmm0,-0x70(%r9,%rdi,4)
movdqu %xmm0,-0x60(%r9,%rdi,4)
movdqu %xmm0,-0x50(%r9,%rdi,4)
movdqu %xmm0,-0x40(%r9,%rdi,4)
paddd  %xmm3,%xmm1
paddd  %xmm3,%xmm2
movdqu %xmm0,-0x30(%r9,%rdi,4)
movdqu %xmm0,-0x20(%r9,%rdi,4)
movdqu %xmm0,-0x10(%r9,%rdi,4)
movdqu %xmm0,(%r9,%rdi,4)
paddd  %xmm3,%xmm1
paddd  %xmm3,%xmm2
add    $0x20,%rdi
add    $0xfffffffffffffffc,%rbp
jne    1230 <setup_multistage_tree+0x100>
test   %r8,%r8
je     12bc <setup_multistage_tree+0x18c>
add    %r10,%rdi
mov    0x10(%rsp),%rbp
lea    0x0(,%rdi,4),%rdi
add    %rbp,%rdi
shl    $0x5,%r8
xor    %ebp,%ebp
nop
movdqu %xmm0,-0x10(%rdi,%rbp,1)
movdqu %xmm0,(%rdi,%rbp,1)
paddd  %xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm2
add    $0x20,%rbp
cmp    %rbp,%r8
jne    12a0 <setup_multistage_tree+0x170>
paddd  %xmm2,%xmm1
pshufd $0xee,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
pshufd $0x55,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
movd   %xmm1,%ebp
cmp    %rbx,%rdx
je     12ee <setup_multistage_tree+0x1be>
lea    (%r14,%r10,4),%rdi
nop
mov    %esi,(%rdi,%rdx,4)
add    $0x1,%rdx
add    %esi,%ebp
cmp    %rdx,%rbx
jne    12e0 <setup_multistage_tree+0x1b0>
add    %r11d,%ecx
add    $0x1,%eax
mov    %ebp,%r11d
cmp    %r13d,%eax
jne    11a2 <setup_multistage_tree+0x72>
test   %ebp,%ebp
jle    131f <setup_multistage_tree+0x1ef>
movslq %ecx,%rax
jmp    130e <setup_multistage_tree+0x1de>
mov    $0x1,%ebp
lea    (%r14,%rax,4),%rdi
mov    %ebp,%edx
shl    $0x2,%rdx
xor    %esi,%esi
call   1040 <memset@plt>
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @setup_multistage_tree(i32 %0, i32 %1, i32 %2, i32* %3) {
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i32 %0, i32* %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32* %3, i32** %8
%17 = load i32, i32* %5
%18 = load i32, i32* %6
%19 = call i32 @ipow(i32 %17, i32 %18)
store i32 %19, i32* %9
%20 = load i32, i32* %5
%21 = load i32, i32* %6
%22 = load i32, i32* %7
%23 = call i32 @calculate_number_of_nodes(i32 %20, i32 %21, i32 %22)
store i32 %23, i32* %10
store i32 1, i32* %12
store i32 0, i32* %13
store i32 0, i32* %14
br label %24
24: ; preds = %70, %4
%25 = load i32, i32* %14
%26 = load i32, i32* %7
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %73
28: ; preds = %24
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %15
br label %29
29: ; preds = %62, %28
%30 = load i32, i32* %15
%31 = load i32, i32* %12
%32 = icmp slt i32 %30, %31
br i1 %32, label %33, label %65
33: ; preds = %29
%34 = load i32, i32* %14
%35 = load i32, i32* %6
%36 = icmp slt i32 %34, %35
br i1 %36, label %37, label %45
37: ; preds = %33
%38 = load i32, i32* %5
%39 = load i32*, i32** %8
%40 = load i32, i32* %13
%41 = load i32, i32* %15
%42 = add nsw i32 %40, %41
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %43
store i32 %38, i32* %44
br label %52
45: ; preds = %33
%46 = load i32*, i32** %8
%47 = load i32, i32* %13
%48 = load i32, i32* %15
%49 = add nsw i32 %47, %48
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %50
store i32 1, i32* %51
br label %52
52: ; preds = %45, %37
%53 = load i32*, i32** %8
%54 = load i32, i32* %13
%55 = load i32, i32* %15
%56 = add nsw i32 %54, %55
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %53, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = load i32, i32* %11
%61 = add nsw i32 %60, %59
store i32 %61, i32* %11
br label %62
62: ; preds = %52
%63 = load i32, i32* %15
%64 = add nsw i32 %63, 1
store i32 %64, i32* %15
br label %29
65: ; preds = %29
%66 = load i32, i32* %12
%67 = load i32, i32* %13
%68 = add nsw i32 %67, %66
store i32 %68, i32* %13
%69 = load i32, i32* %11
store i32 %69, i32* %12
br label %70
70: ; preds = %65
%71 = load i32, i32* %14
%72 = add nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %14
br label %24
73: ; preds = %24
store i32 0, i32* %16
br label %74
74: ; preds = %85, %73
%75 = load i32, i32* %16
%76 = load i32, i32* %12
%77 = icmp slt i32 %75, %76
br i1 %77, label %78, label %88
78: ; preds = %74
%79 = load i32*, i32** %8
%80 = load i32, i32* %13
%81 = load i32, i32* %16
%82 = add nsw i32 %80, %81
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 %83
store i32 0, i32* %84
br label %85
85: ; preds = %78
%86 = load i32, i32* %16
%87 = add nsw i32 %86, 1
store i32 %87, i32* %16
br label %74
88: ; preds = %74
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @setup_multistage_tree(i32 %0, i32 %1, i32 %2, i32* nocapture %3) {
%5 = tail call i32 @ipow(i32 %0, i32 %1)
%6 = tail call i32 @calculate_number_of_nodes(i32 %0, i32 %1, i32 %2)
%7 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %7, label %8, label %105
8: ; preds = %4, %117
%9 = phi i32 [ %118, %117 ], [ 0, %4 ]
%10 = phi i32 [ %119, %117 ], [ 0, %4 ]
%11 = phi i32 [ %120, %117 ], [ 1, %4 ]
%12 = icmp sgt i32 %11, 0
br i1 %12, label %13, label %121
13: ; preds = %8
%14 = icmp slt i32 %9, %1
%15 = sext i32 %10 to i64
%16 = zext i32 %11 to i64
%17 = select i1 %14, i32 %0, i32 1
%18 = icmp ult i32 %11, 8
br i1 %18, label %99, label %19
19: ; preds = %13
%20 = and i64 %16, 4294967288
%21 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %17, i64 0
%22 = shufflevector <4 x i32> %21, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%23 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %17, i64 0
%24 = shufflevector <4 x i32> %23, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%25 = add nsw i64 %20, -8
%26 = lshr exact i64 %25, 3
%27 = add nuw nsw i64 %26, 1
%28 = and i64 %27, 3
%29 = icmp ult i64 %25, 24
br i1 %29, label %71, label %30
30: ; preds = %19
%31 = and i64 %27, 4611686018427387900
%32 = shl <4 x i32> %22, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%33 = shl <4 x i32> %24, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%34 = shl <4 x i32> %22, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%35 = shl <4 x i32> %24, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
br label %36
36: ; preds = %36, %30
%37 = phi i64 [ 0, %30 ], [ %68, %36 ]
%38 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %30 ], [ %66, %36 ]
%39 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %30 ], [ %67, %36 ]
%40 = phi i64 [ 0, %30 ], [ %69, %36 ]
%41 = add nsw i64 %37, %15
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %41
%43 = bitcast i32* %42 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %22, <4 x i32>* %43
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 4
%45 = bitcast i32* %44 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %24, <4 x i32>* %45
%46 = or i64 %37, 8
%47 = add nsw i64 %46, %15
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %47
%49 = bitcast i32* %48 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %22, <4 x i32>* %49
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 4
%51 = bitcast i32* %50 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %24, <4 x i32>* %51
%52 = add <4 x i32> %38, %32
%53 = add <4 x i32> %39, %33
%54 = or i64 %37, 16
%55 = add nsw i64 %54, %15
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %55
%57 = bitcast i32* %56 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %22, <4 x i32>* %57
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 4
%59 = bitcast i32* %58 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %24, <4 x i32>* %59
%60 = or i64 %37, 24
%61 = add nsw i64 %60, %15
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %61
%63 = bitcast i32* %62 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %22, <4 x i32>* %63
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 4
%65 = bitcast i32* %64 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %24, <4 x i32>* %65
%66 = add <4 x i32> %52, %34
%67 = add <4 x i32> %53, %35
%68 = add nuw i64 %37, 32
%69 = add i64 %40, 4
%70 = icmp eq i64 %69, %31
br i1 %70, label %71, label %36
71: ; preds = %36, %19
%72 = phi <4 x i32> [ undef, %19 ], [ %66, %36 ]
%73 = phi <4 x i32> [ undef, %19 ], [ %67, %36 ]
%74 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %68, %36 ]
%75 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %19 ], [ %66, %36 ]
%76 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %19 ], [ %67, %36 ]
%77 = icmp eq i64 %28, 0
br i1 %77, label %93, label %78
78: ; preds = %71, %78
%79 = phi i64 [ %90, %78 ], [ %74, %71 ]
%80 = phi <4 x i32> [ %88, %78 ], [ %75, %71 ]
%81 = phi <4 x i32> [ %89, %78 ], [ %76, %71 ]
%82 = phi i64 [ %91, %78 ], [ 0, %71 ]
%83 = add nsw i64 %79, %15
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %83
%85 = bitcast i32* %84 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %22, <4 x i32>* %85
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %84, i64 4
%87 = bitcast i32* %86 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %24, <4 x i32>* %87
%88 = add <4 x i32> %22, %80
%89 = add <4 x i32> %24, %81
%90 = add nuw i64 %79, 8
%91 = add i64 %82, 1
%92 = icmp eq i64 %91, %28
br i1 %92, label %93, label %78
93: ; preds = %78, %71
%94 = phi <4 x i32> [ %72, %71 ], [ %88, %78 ]
%95 = phi <4 x i32> [ %73, %71 ], [ %89, %78 ]
%96 = add <4 x i32> %95, %94
%97 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %96)
%98 = icmp eq i64 %20, %16
br i1 %98, label %112, label %99
99: ; preds = %13, %93
%100 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %20, %93 ]
%101 = phi i32 [ 0, %13 ], [ %97, %93 ]
br label %125
102: ; preds = %112
%103 = sext i32 %114 to i64
%104 = icmp sgt i32 %113, 0
br i1 %104, label %105, label %133
105: ; preds = %4, %102
%106 = phi i64 [ %103, %102 ], [ 0, %4 ]
%107 = phi i32 [ %113, %102 ], [ 1, %4 ]
%108 = getelementptr i32, i32* %3, i64 %106
%109 = bitcast i32* %108 to i8*
%110 = zext i32 %107 to i64
%111 = shl nuw nsw i64 %110, 2
br label %133
112: ; preds = %125, %93
%113 = phi i32 [ %97, %93 ], [ %130, %125 ]
%114 = add nsw i32 %10, %11
%115 = add nuw nsw i32 %9, 1
%116 = icmp eq i32 %115, %2
br i1 %116, label %102, label %117
117: ; preds = %112, %121
%118 = phi i32 [ %115, %112 ], [ %123, %121 ]
%119 = phi i32 [ %114, %112 ], [ %122, %121 ]
%120 = phi i32 [ %113, %112 ], [ 0, %121 ]
br label %8
121: ; preds = %8
%122 = add nsw i32 %10, %11
%123 = add nuw nsw i32 %9, 1
%124 = icmp eq i32 %123, %2
br i1 %124, label %133, label %117
125: ; preds = %99, %125
%126 = phi i64 [ %131, %125 ], [ %100, %99 ]
%127 = phi i32 [ %130, %125 ], [ %101, %99 ]
%128 = add nsw i64 %126, %15
%129 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %128
store i32 %17, i32* %129
%130 = add nsw i32 %17, %127
%131 = add nuw nsw i64 %126, 1
%132 = icmp eq i64 %131, %16
br i1 %132, label %112, label %125
133: ; preds = %121, %105, %102
ret void
}