void invert_histogram(const float *const hist, float *const inv_hist,
                      const int bins) {
  for (int c = 0; c < 3; c++) {
    int last = 0;
    for (int i = last + 1; i < bins; i++) {
      for (int k = last; k < bins; k++) {
        if (hist[3 * k + c] >= i / (float)bins) {
          last = k;
          inv_hist[3 * i + c] = k / (float)bins;
          break;
        }
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<invert_histogram>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x18(%rbp)
jge    11dd <invert_histogram+0xdd>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11ca <invert_histogram+0xca>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11b7 <invert_histogram+0xb7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
imul   $0x3,-0x24(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
cvtsi2ssl -0x20(%rbp),%xmm1
cvtsi2ssl -0x14(%rbp),%xmm2
divss  %xmm2,%xmm1
ucomiss %xmm1,%xmm0
jb     11a4 <invert_histogram+0xa4>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
cvtsi2ssl -0x24(%rbp),%xmm0
cvtsi2ssl -0x14(%rbp),%xmm1
divss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
imul   $0x3,-0x20(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
jmp    11b7 <invert_histogram+0xb7>
jmp    11a9 <invert_histogram+0xa9>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1142 <invert_histogram+0x42>
jmp    11bc <invert_histogram+0xbc>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1130 <invert_histogram+0x30>
jmp    11cf <invert_histogram+0xcf>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1116 <invert_histogram+0x16>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<invert_histogram>:
cmp    $0x2,%edx
jl     1289 <invert_histogram+0x189>
cvtsi2ss %edx,%xmm0
mov    %edx,%r9d
xor    %r8d,%r8d
mov    $0x1,%r10d
jmp    112f <invert_histogram+0x2f>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r8d,%eax
add    $0x1,%r10
mov    %eax,%r8d
cmp    %r9,%r10
je     1186 <invert_histogram+0x86>
cmp    %edx,%r8d
jge    1120 <invert_histogram+0x20>
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2ss %r10d,%xmm1
divss  %xmm0,%xmm1
movslq %r8d,%rax
lea    (%rax,%rax,2),%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rcx
mov    %r8d,%eax
xchg   %ax,%ax
movss  (%rcx),%xmm2
ucomiss %xmm1,%xmm2
jae    1170 <invert_histogram+0x70>
add    $0x1,%eax
add    $0xc,%rcx
cmp    %eax,%edx
jne    1150 <invert_histogram+0x50>
jmp    1120 <invert_histogram+0x20>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2ss %eax,%xmm1
divss  %xmm0,%xmm1
lea    (%r10,%r10,2),%ecx
movss  %xmm1,(%rsi,%rcx,4)
jmp    1123 <invert_histogram+0x23>
cmp    $0x2,%edx
jl     1289 <invert_histogram+0x189>
lea    0x4(%rdi),%r8
xor    %r10d,%r10d
mov    $0x1,%r11d
jmp    11af <invert_histogram+0xaf>
xchg   %ax,%ax
mov    %r10d,%eax
add    $0x1,%r11
mov    %eax,%r10d
cmp    %r9,%r11
je     1209 <invert_histogram+0x109>
cmp    %edx,%r10d
jge    11a0 <invert_histogram+0xa0>
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2ss %r11d,%xmm1
divss  %xmm0,%xmm1
movslq %r10d,%rax
lea    (%rax,%rax,2),%rax
lea    (%r8,%rax,4),%rcx
mov    %r10d,%eax
xchg   %ax,%ax
movss  (%rcx),%xmm2
ucomiss %xmm1,%xmm2
jae    11f0 <invert_histogram+0xf0>
add    $0x1,%eax
add    $0xc,%rcx
cmp    %eax,%edx
jne    11d0 <invert_histogram+0xd0>
jmp    11a0 <invert_histogram+0xa0>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2ss %eax,%xmm1
divss  %xmm0,%xmm1
lea    (%r11,%r11,2),%ecx
add    $0x1,%ecx
movss  %xmm1,(%rsi,%rcx,4)
jmp    11a3 <invert_histogram+0xa3>
cmp    $0x2,%edx
jl     1289 <invert_histogram+0x189>
add    $0x8,%rdi
xor    %r8d,%r8d
mov    $0x1,%r10d
jmp    122f <invert_histogram+0x12f>
nopl   (%rax)
mov    %r8d,%eax
add    $0x1,%r10
mov    %eax,%r8d
cmp    %r9,%r10
je     1289 <invert_histogram+0x189>
cmp    %edx,%r8d
jge    1220 <invert_histogram+0x120>
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2ss %r10d,%xmm1
divss  %xmm0,%xmm1
movslq %r8d,%rax
lea    (%rax,%rax,2),%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rcx
mov    %r8d,%eax
xchg   %ax,%ax
movss  (%rcx),%xmm2
ucomiss %xmm1,%xmm2
jae    1270 <invert_histogram+0x170>
add    $0x1,%eax
add    $0xc,%rcx
cmp    %eax,%edx
jne    1250 <invert_histogram+0x150>
jmp    1220 <invert_histogram+0x120>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtsi2ss %eax,%xmm1
divss  %xmm0,%xmm1
lea    (%r10,%r10,2),%ecx
add    $0x2,%ecx
movss  %xmm1,(%rsi,%rcx,4)
jmp    1223 <invert_histogram+0x123>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @invert_histogram(float* %0, float* %1, i32 %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %11
11: ; preds = %65, %3
%12 = load i32, i32* %7
%13 = icmp slt i32 %12, 3
br i1 %13, label %14, label %68
14: ; preds = %11
store i32 0, i32* %8
%15 = load i32, i32* %8
%16 = add nsw i32 %15, 1
store i32 %16, i32* %9
br label %17
17: ; preds = %61, %14
%18 = load i32, i32* %9
%19 = load i32, i32* %6
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %64
21: ; preds = %17
%22 = load i32, i32* %8
store i32 %22, i32* %10
br label %23
23: ; preds = %57, %21
%24 = load i32, i32* %10
%25 = load i32, i32* %6
%26 = icmp slt i32 %24, %25
br i1 %26, label %27, label %60
27: ; preds = %23
%28 = load float*, float** %4
%29 = load i32, i32* %10
%30 = mul nsw i32 3, %29
%31 = load i32, i32* %7
%32 = add nsw i32 %30, %31
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds float, float* %28, i64 %33
%35 = load float, float* %34
%36 = load i32, i32* %9
%37 = sitofp i32 %36 to float
%38 = load i32, i32* %6
%39 = sitofp i32 %38 to float
%40 = fdiv float %37, %39
%41 = fcmp oge float %35, %40
br i1 %41, label %42, label %56
42: ; preds = %27
%43 = load i32, i32* %10
store i32 %43, i32* %8
%44 = load i32, i32* %10
%45 = sitofp i32 %44 to float
%46 = load i32, i32* %6
%47 = sitofp i32 %46 to float
%48 = fdiv float %45, %47
%49 = load float*, float** %5
%50 = load i32, i32* %9
%51 = mul nsw i32 3, %50
%52 = load i32, i32* %7
%53 = add nsw i32 %51, %52
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds float, float* %49, i64 %54
store float %48, float* %55
br label %60
56: ; preds = %27
br label %57
57: ; preds = %56
%58 = load i32, i32* %10
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %10
br label %23
60: ; preds = %42, %23
br label %61
61: ; preds = %60
%62 = load i32, i32* %9
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %9
br label %17
64: ; preds = %17
br label %65
65: ; preds = %64
%66 = load i32, i32* %7
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %7
br label %11
68: ; preds = %11
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @invert_histogram(float* nocapture %0, float* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 1
%5 = sitofp i32 %2 to float
br i1 %4, label %6, label %87
6: ; preds = %3
%7 = zext i32 %2 to i64
br label %8
8: ; preds = %6, %105
%9 = phi i64 [ 1, %6 ], [ %107, %105 ]
%10 = phi i32 [ 0, %6 ], [ %106, %105 ]
%11 = icmp slt i32 %10, %2
br i1 %11, label %12, label %105
12: ; preds = %8
%13 = trunc i64 %9 to i32
%14 = sitofp i32 %13 to float
%15 = fdiv float %14, %5
%16 = sext i32 %10 to i64
br label %88
17: ; preds = %105
br i1 %4, label %18, label %87
18: ; preds = %17
%19 = zext i32 %2 to i64
br label %20
20: ; preds = %48, %18
%21 = phi i64 [ 1, %18 ], [ %50, %48 ]
%22 = phi i32 [ 0, %18 ], [ %49, %48 ]
%23 = icmp slt i32 %22, %2
br i1 %23, label %24, label %48
24: ; preds = %20
%25 = trunc i64 %21 to i32
%26 = sitofp i32 %25 to float
%27 = fdiv float %26, %5
%28 = sext i32 %22 to i64
br label %29
29: ; preds = %44, %24
%30 = phi i64 [ %28, %24 ], [ %45, %44 ]
%31 = mul nsw i64 %30, 3
%32 = add nsw i64 %31, 1
%33 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %32
%34 = load float, float* %33
%35 = fcmp ult float %34, %27
br i1 %35, label %44, label %36
36: ; preds = %29
%37 = trunc i64 %30 to i32
%38 = sitofp i32 %37 to float
%39 = fdiv float %38, %5
%40 = mul i64 %21, 3
%41 = add i64 %40, 1
%42 = and i64 %41, 4294967295
%43 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %42
store float %39, float* %43
br label %48
44: ; preds = %29
%45 = add nsw i64 %30, 1
%46 = trunc i64 %45 to i32
%47 = icmp eq i32 %46, %2
br i1 %47, label %48, label %29
48: ; preds = %44, %36, %20
%49 = phi i32 [ %37, %36 ], [ %22, %20 ], [ %22, %44 ]
%50 = add nuw nsw i64 %21, 1
%51 = icmp eq i64 %50, %19
br i1 %51, label %52, label %20
52: ; preds = %48
br i1 %4, label %53, label %87
53: ; preds = %52
%54 = zext i32 %2 to i64
br label %55
55: ; preds = %83, %53
%56 = phi i64 [ 1, %53 ], [ %85, %83 ]
%57 = phi i32 [ 0, %53 ], [ %84, %83 ]
%58 = icmp slt i32 %57, %2
br i1 %58, label %59, label %83
59: ; preds = %55
%60 = trunc i64 %56 to i32
%61 = sitofp i32 %60 to float
%62 = fdiv float %61, %5
%63 = sext i32 %57 to i64
br label %64
64: ; preds = %79, %59
%65 = phi i64 [ %63, %59 ], [ %80, %79 ]
%66 = mul nsw i64 %65, 3
%67 = add nsw i64 %66, 2
%68 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %67
%69 = load float, float* %68
%70 = fcmp ult float %69, %62
br i1 %70, label %79, label %71
71: ; preds = %64
%72 = trunc i64 %65 to i32
%73 = sitofp i32 %72 to float
%74 = fdiv float %73, %5
%75 = mul i64 %56, 3
%76 = add i64 %75, 2
%77 = and i64 %76, 4294967295
%78 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %77
store float %74, float* %78
br label %83
79: ; preds = %64
%80 = add nsw i64 %65, 1
%81 = trunc i64 %80 to i32
%82 = icmp eq i32 %81, %2
br i1 %82, label %83, label %64
83: ; preds = %79, %71, %55
%84 = phi i32 [ %72, %71 ], [ %57, %55 ], [ %57, %79 ]
%85 = add nuw nsw i64 %56, 1
%86 = icmp eq i64 %85, %54
br i1 %86, label %87, label %55
87: ; preds = %83, %3, %17, %52
ret void
88: ; preds = %12, %101
%89 = phi i64 [ %16, %12 ], [ %102, %101 ]
%90 = mul nsw i64 %89, 3
%91 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %90
%92 = load float, float* %91
%93 = fcmp ult float %92, %15
br i1 %93, label %101, label %94
94: ; preds = %88
%95 = trunc i64 %89 to i32
%96 = sitofp i32 %95 to float
%97 = fdiv float %96, %5
%98 = mul i64 %9, 3
%99 = and i64 %98, 4294967295
%100 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %99
store float %97, float* %100
br label %105
101: ; preds = %88
%102 = add nsw i64 %89, 1
%103 = trunc i64 %102 to i32
%104 = icmp eq i32 %103, %2
br i1 %104, label %105, label %88
105: ; preds = %101, %8, %94
%106 = phi i32 [ %95, %94 ], [ %10, %8 ], [ %10, %101 ]
%107 = add nuw nsw i64 %9, 1
%108 = icmp eq i64 %107, %7
br i1 %108, label %17, label %8
}