#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*/ scanf(char *, int *);
int main() {
  int n, counter = 0;
  scanf("%d", &n);
  for (int i = 0; i < n - 2; i++) {
    counter += 1 + i * 2;
  }
  printf("%d\n", counter);
  for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
    printf(" ");
  }
  if (n != 1)
    printf("*\n");
  for (int i = 1; i < n; i++) {
    for (int j = 0; j < (n - 1) - i; j++) {
      printf(" ");
      if (j == (n - 2) - i) {
        printf("*");
        for (int k = 0; k < (i * 2) - 1; k++) {
          printf("#");
          counter++;
        }
        printf("*\n");
      }
    }
  }
  for (int i = 0; i < (n * 2) - 1; i++) {
    printf("*");
  }
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
lea    0xec3(%rip),%rdi
lea    -0x8(%rbp),%rsi
call   1040 <scanf@plt>
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    $0x2,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    117b <main+0x5b>
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
add    $0x1,%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    114d <main+0x2d>
mov    -0xc(%rbp),%esi
lea    0xe7e(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    11c0 <main+0xa0>
lea    0xe5c(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1193 <main+0x73>
cmpl   $0x1,-0x8(%rbp)
je     11d8 <main+0xb8>
lea    0xe38(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
movl   $0x1,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    12aa <main+0x18a>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
sub    -0x18(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1297 <main+0x177>
lea    0xdfa(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
sub    $0x2,%ecx
sub    -0x18(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jne    1284 <main+0x164>
lea    0xddd(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1276 <main+0x156>
lea    0xdb6(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    123d <main+0x11d>
lea    0xd8c(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
jmp    1289 <main+0x169>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11f2 <main+0xd2>
jmp    129c <main+0x17c>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11df <main+0xbf>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%ecx
shl    $0x1,%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    12e1 <main+0x1c1>
lea    0xd40(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    12b1 <main+0x191>
xor    %eax,%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
lea    0xeae(%rip),%rdi
mov    %rsp,%rsi
call   1060 <scanf@plt>
mov    (%rsp),%eax
xor    %esi,%esi
cmp    $0x3,%eax
jl     1179 <main+0x39>
lea    (%rax,%rax,2),%ecx
lea    -0x3(%rax),%edx
add    $0xfffffffc,%eax
imul   %edx,%eax
and    $0xfffffffe,%eax
lea    (%rax,%rcx,1),%esi
add    $0xfffffff8,%esi
lea    0xe83(%rip),%rdi
xor    %ebx,%ebx
xor    %eax,%eax
call   1050 <printf@plt>
mov    (%rsp),%eax
cmp    $0x2,%eax
jl     11b7 <main+0x77>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    $0x20,%edi
call   1030 <putchar@plt>
add    $0x1,%ebx
mov    (%rsp),%eax
lea    -0x1(%rax),%ecx
cmp    %ecx,%ebx
jl     11a0 <main+0x60>
cmp    $0x1,%eax
je     1285 <main+0x145>
lea    0xe40(%rip),%rdi
call   1040 <puts@plt>
mov    (%rsp),%eax
cmp    $0x2,%eax
jl     1281 <main+0x141>
mov    $0x1,%ecx
mov    $0x1,%r12d
jmp    1204 <main+0xc4>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    $0x1,%r12d
mov    0x4(%rsp),%ecx
add    $0x2,%ecx
cmp    %eax,%r12d
jge    1281 <main+0x141>
cmp    $0x2,%ecx
mov    $0x1,%r15d
mov    %ecx,0x4(%rsp)
cmovge %ecx,%r15d
mov    %r12d,%ebx
not    %ebx
lea    (%rax,%rbx,1),%ecx
test   %ecx,%ecx
jle    11f0 <main+0xb0>
mov    $0xfffffffe,%ebp
sub    %r12d,%ebp
xor    %r14d,%r14d
jmp    123c <main+0xfc>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r14d
lea    (%rax,%rbx,1),%ecx
cmp    %ecx,%r14d
jge    11f0 <main+0xb0>
mov    $0x20,%edi
call   1030 <putchar@plt>
mov    (%rsp),%eax
lea    (%rax,%rbp,1),%ecx
cmp    %ecx,%r14d
jne    1230 <main+0xf0>
mov    $0x2a,%edi
call   1030 <putchar@plt>
mov    %r15d,%r13d
xchg   %ax,%ax
mov    $0x23,%edi
call   1030 <putchar@plt>
add    $0xffffffff,%r13d
jne    1260 <main+0x120>
lea    0xd90(%rip),%rdi
call   1040 <puts@plt>
mov    (%rsp),%eax
jmp    1230 <main+0xf0>
test   %eax,%eax
jle    12a9 <main+0x169>
xor    %ebx,%ebx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    $0x2a,%edi
call   1030 <putchar@plt>
add    $0x1,%ebx
mov    (%rsp),%eax
add    %eax,%eax
add    $0xffffffff,%eax
cmp    %eax,%ebx
jl     1290 <main+0x150>
xor    %eax,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [3 x i8] c"%d\00"
@.str.1 = [4 x i8] c"%d\0A\00"
@.str.2 = [2 x i8] c" \00"
@.str.3 = [3 x i8] c"*\0A\00"
@.str.4 = [2 x i8] c"*\00"
@.str.5 = [2 x i8] c"#\00"
define i32 @main() {
%1 = alloca i32
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32 0, i32* %1
store i32 0, i32* %3
%10 = call i32 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32* %2)
store i32 0, i32* %4
br label %11
11: ; preds = %22, %0
%12 = load i32, i32* %4
%13 = load i32, i32* %2
%14 = sub nsw i32 %13, 2
%15 = icmp slt i32 %12, %14
br i1 %15, label %16, label %25
16: ; preds = %11
%17 = load i32, i32* %4
%18 = mul nsw i32 %17, 2
%19 = add nsw i32 1, %18
%20 = load i32, i32* %3
%21 = add nsw i32 %20, %19
store i32 %21, i32* %3
br label %22
22: ; preds = %16
%23 = load i32, i32* %4
%24 = add nsw i32 %23, 1
store i32 %24, i32* %4
br label %11
25: ; preds = %11
%26 = load i32, i32* %3
%27 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %26)
store i32 0, i32* %5
br label %28
28: ; preds = %35, %25
%29 = load i32, i32* %5
%30 = load i32, i32* %2
%31 = sub nsw i32 %30, 1
%32 = icmp slt i32 %29, %31
br i1 %32, label %33, label %38
33: ; preds = %28
%34 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @.str.2, i64 0, i64 0))
br label %35
35: ; preds = %33
%36 = load i32, i32* %5
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %5
br label %28
38: ; preds = %28
%39 = load i32, i32* %2
%40 = icmp ne i32 %39, 1
br i1 %40, label %41, label %43
41: ; preds = %38
%42 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str.3, i64 0, i64 0))
br label %43
43: ; preds = %41, %38
store i32 1, i32* %6
br label %44
44: ; preds = %86, %43
%45 = load i32, i32* %6
%46 = load i32, i32* %2
%47 = icmp slt i32 %45, %46
br i1 %47, label %48, label %89
48: ; preds = %44
store i32 0, i32* %7
br label %49
49: ; preds = %82, %48
%50 = load i32, i32* %7
%51 = load i32, i32* %2
%52 = sub nsw i32 %51, 1
%53 = load i32, i32* %6
%54 = sub nsw i32 %52, %53
%55 = icmp slt i32 %50, %54
br i1 %55, label %56, label %85
56: ; preds = %49
%57 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @.str.2, i64 0, i64 0))
%58 = load i32, i32* %7
%59 = load i32, i32* %2
%60 = sub nsw i32 %59, 2
%61 = load i32, i32* %6
%62 = sub nsw i32 %60, %61
%63 = icmp eq i32 %58, %62
br i1 %63, label %64, label %81
64: ; preds = %56
%65 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @.str.4, i64 0, i64 0))
store i32 0, i32* %8
br label %66
66: ; preds = %76, %64
%67 = load i32, i32* %8
%68 = load i32, i32* %6
%69 = mul nsw i32 %68, 2
%70 = sub nsw i32 %69, 1
%71 = icmp slt i32 %67, %70
br i1 %71, label %72, label %79
72: ; preds = %66
%73 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @.str.5, i64 0, i64 0))
%74 = load i32, i32* %3
%75 = add nsw i32 %74, 1
store i32 %75, i32* %3
br label %76
76: ; preds = %72
%77 = load i32, i32* %8
%78 = add nsw i32 %77, 1
store i32 %78, i32* %8
br label %66
79: ; preds = %66
%80 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str.3, i64 0, i64 0))
br label %81
81: ; preds = %79, %56
br label %82
82: ; preds = %81
%83 = load i32, i32* %7
%84 = add nsw i32 %83, 1
store i32 %84, i32* %7
br label %49
85: ; preds = %49
br label %86
86: ; preds = %85
%87 = load i32, i32* %6
%88 = add nsw i32 %87, 1
store i32 %88, i32* %6
br label %44
89: ; preds = %44
store i32 0, i32* %9
br label %90
90: ; preds = %98, %89
%91 = load i32, i32* %9
%92 = load i32, i32* %2
%93 = mul nsw i32 %92, 2
%94 = sub nsw i32 %93, 1
%95 = icmp slt i32 %91, %94
br i1 %95, label %96, label %101
96: ; preds = %90
%97 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @.str.4, i64 0, i64 0))
br label %98
98: ; preds = %96
%99 = load i32, i32* %9
%100 = add nsw i32 %99, 1
store i32 %100, i32* %9
br label %90
101: ; preds = %90
ret i32 0
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [3 x i8] c"%d\00"
@.str.1 = [4 x i8] c"%d\0A\00"
@str.6 = [2 x i8] c"*\00"
define i32 @main() {
%1 = alloca i32
%2 = bitcast i32* %1 to i8*
%3 = call i32 @scanf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32* %1)
%4 = load i32, i32* %1
%5 = icmp sgt i32 %4, 2
br i1 %5, label %6, label %14
6: ; preds = %0
%7 = mul i32 %4, 3
%8 = add nsw i32 %4, -3
%9 = add nsw i32 %4, -4
%10 = mul i32 %8, %9
%11 = and i32 %10, -2
%12 = add i32 %7, %11
%13 = add i32 %12, -8
br label %14
14: ; preds = %6, %0
%15 = phi i32 [ 0, %0 ], [ %13, %6 ]
%16 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %15)
%17 = load i32, i32* %1
%18 = icmp sgt i32 %17, 1
br i1 %18, label %22, label %19
19: ; preds = %22, %14
%20 = phi i32 [ %17, %14 ], [ %26, %22 ]
%21 = icmp eq i32 %20, 1
br i1 %21, label %46, label %29
22: ; preds = %14, %22
%23 = phi i32 [ %25, %22 ], [ 0, %14 ]
%24 = call i32 @putchar(i32 32)
%25 = add nuw nsw i32 %23, 1
%26 = load i32, i32* %1
%27 = add nsw i32 %26, -1
%28 = icmp slt i32 %25, %27
br i1 %28, label %22, label %19
29: ; preds = %19
%30 = call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @str.6, i64 0, i64 0))
%31 = load i32, i32* %1
%32 = icmp sgt i32 %31, 1
br i1 %32, label %33, label %43
33: ; preds = %29, %47
%34 = phi i32 [ %48, %47 ], [ %31, %29 ]
%35 = phi i32 [ %51, %47 ], [ 1, %29 ]
%36 = phi i32 [ %49, %47 ], [ 1, %29 ]
%37 = call i32 @llvm.smax.i32(i32 %35, i32 1)
%38 = xor i32 %36, -1
%39 = add i32 %34, %38
%40 = icmp sgt i32 %39, 0
br i1 %40, label %41, label %47
41: ; preds = %33
%42 = sub nuw nsw i32 -2, %36
br label %52
43: ; preds = %47, %29
%44 = phi i32 [ %31, %29 ], [ %48, %47 ]
%45 = icmp sgt i32 %44, 0
br i1 %45, label %46, label %73
46: ; preds = %19, %43
br label %74
47: ; preds = %68, %33
%48 = phi i32 [ %34, %33 ], [ %69, %68 ]
%49 = add nuw nsw i32 %36, 1
%50 = icmp slt i32 %49, %48
%51 = add nuw i32 %35, 2
br i1 %50, label %33, label %43
52: ; preds = %41, %68
%53 = phi i32 [ 0, %41 ], [ %70, %68 ]
%54 = call i32 @putchar(i32 32)
%55 = load i32, i32* %1
%56 = add i32 %42, %55
%57 = icmp eq i32 %53, %56
br i1 %57, label %58, label %68
58: ; preds = %52
%59 = call i32 @putchar(i32 42)
br label %63
60: ; preds = %63
%61 = call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @str.6, i64 0, i64 0))
%62 = load i32, i32* %1
br label %68
63: ; preds = %58, %63
%64 = phi i32 [ %66, %63 ], [ 0, %58 ]
%65 = call i32 @putchar(i32 35)
%66 = add nuw nsw i32 %64, 1
%67 = icmp eq i32 %66, %37
br i1 %67, label %60, label %63
68: ; preds = %52, %60
%69 = phi i32 [ %62, %60 ], [ %55, %52 ]
%70 = add nuw nsw i32 %53, 1
%71 = add i32 %69, %38
%72 = icmp slt i32 %70, %71
br i1 %72, label %52, label %47
73: ; preds = %74, %43
ret i32 0
74: ; preds = %46, %74
%75 = phi i32 [ %77, %74 ], [ 0, %46 ]
%76 = call i32 @putchar(i32 42)
%77 = add nuw nsw i32 %75, 1
%78 = load i32, i32* %1
%79 = shl nsw i32 %78, 1
%80 = add nsw i32 %79, -1
%81 = icmp slt i32 %77, %80
br i1 %81, label %74, label %73
}