int top_down(int index, int size, int *weights, int *values, int **matrix,
             int **picks) {
  int take, dontTake;
  take = dontTake = 0;
  if (matrix[index][size] != 0)
    return matrix[index][size];
  if (index == 0) {
    if (weights[0] <= size) {
      picks[index][size] = 1;
      matrix[index][size] = values[0];
      return values[0];
    } else {
      picks[index][size] = -1;
      matrix[index][size] = 0;
      return 0;
    }
  }
  if (weights[index] <= size)
    take = values[index] + top_down(index - 1, size - weights[index], weights,
                                    values, matrix, picks);
  dontTake = top_down(index - 1, size, weights, values, matrix, picks);
  matrix[index][size] = (take > dontTake ? take : dontTake);
  if (take > dontTake)
    picks[index][size] = 1;
  else
    picks[index][size] = -1;
  return matrix[index][size];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<top_down>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
mov    %r9,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
je     1171 <top_down+0x61>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1300 <top_down+0x1f0>
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jne    1202 <top_down+0xf2>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jg     11c8 <top_down+0xb8>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1300 <top_down+0x1f0>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
movl   $0xffffffff,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    1300 <top_down+0x1f0>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jg     1257 <top_down+0x147>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
sub    (%rax,%rcx,4),%esi
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x28(%rbp),%r8
mov    -0x30(%rbp),%r9
call   1030 <top_down@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x18(%rbp),%rdx
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    -0x28(%rbp),%r8
mov    -0x30(%rbp),%r9
call   1030 <top_down@plt>
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x38(%rbp),%eax
jle    128f <top_down+0x17f>
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
jmp    1295 <top_down+0x185>
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x38(%rbp),%eax
jle    12d3 <top_down+0x1c3>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
jmp    12ea <top_down+0x1da>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
movl   $0xffffffff,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x8(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<top_down>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %rdx,%r12
movslq %edi,%r14
mov    (%r8,%r14,8),%rdx
movslq %esi,%r15
mov    (%rdx,%r15,4),%eax
test   %eax,%eax
jne    1205 <top_down+0xf5>
mov    %esi,%ebp
mov    %edi,%ebx
test   %edi,%edi
je     1157 <top_down+0x47>
mov    %r8,%r13
mov    (%r12,%r14,4),%eax
cmp    %ebp,%eax
jle    117c <top_down+0x6c>
add    $0xffffffff,%ebx
movl   $0x0,0x4(%rsp)
jmp    11b9 <top_down+0xa9>
mov    (%r9,%r14,8),%rax
cmp    %ebp,(%r12)
jle    11f5 <top_down+0xe5>
movl   $0xffffffff,(%rax,%r15,4)
ff
movl   $0x0,(%rdx,%r15,4)
xor    %eax,%eax
jmp    1205 <top_down+0xf5>
mov    (%rcx,%r14,4),%edx
mov    %edx,0x4(%rsp)
add    $0xffffffff,%ebx
mov    %ebp,%esi
sub    %eax,%esi
mov    %ebx,%edi
mov    %r12,%rdx
mov    %rcx,0x10(%rsp)
mov    %r13,%r8
mov    %r9,0x8(%rsp)
mov    0x8(%rsp),%r9
call   1030 <top_down@plt>
mov    0x10(%rsp),%rcx
mov    0x8(%rsp),%r9
add    0x4(%rsp),%eax
mov    %eax,0x4(%rsp)
mov    %ebx,%edi
mov    %ebp,%esi
mov    %r12,%rdx
mov    %r13,%r8
mov    %r9,%rbx
call   1030 <top_down@plt>
xor    %ecx,%ecx
mov    0x4(%rsp),%edx
cmp    %eax,%edx
setg   %cl
cmovg  %edx,%eax
mov    0x0(%r13,%r14,8),%rdx
mov    %eax,(%rdx,%r15,4)
mov    (%rbx,%r14,8),%rax
add    %ecx,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,(%rax,%r15,4)
mov    (%rdx,%r15,4),%eax
jmp    1205 <top_down+0xf5>
movl   $0x1,(%rax,%r15,4)
mov    (%rcx),%eax
mov    %eax,(%rdx,%r15,4)
mov    (%rcx),%eax
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @top_down(i32 %0, i32 %1, i32* %2, i32* %3, i32** %4, i32** %5) {
%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
store i32 %0, i32* %8
store i32 %1, i32* %9
store i32* %2, i32** %10
store i32* %3, i32** %11
store i32** %4, i32*** %12
store i32** %5, i32*** %13
store i32 0, i32* %15
store i32 0, i32* %14
%16 = load i32**, i32*** %12
%17 = load i32, i32* %8
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds i32*, i32** %16, i64 %18
%20 = load i32*, i32** %19
%21 = load i32, i32* %9
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
%25 = icmp ne i32 %24, 0
br i1 %25, label %26, label %36
26: ; preds = %6
%27 = load i32**, i32*** %12
%28 = load i32, i32* %8
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32*, i32** %27, i64 %29
%31 = load i32*, i32** %30
%32 = load i32, i32* %9
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
store i32 %35, i32* %7
br label %171
36: ; preds = %6
%37 = load i32, i32* %8
%38 = icmp eq i32 %37, 0
br i1 %38, label %39, label %85
39: ; preds = %36
%40 = load i32*, i32** %10
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 0
%42 = load i32, i32* %41
%43 = load i32, i32* %9
%44 = icmp sle i32 %42, %43
br i1 %44, label %45, label %68
45: ; preds = %39
%46 = load i32**, i32*** %13
%47 = load i32, i32* %8
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32*, i32** %46, i64 %48
%50 = load i32*, i32** %49
%51 = load i32, i32* %9
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %52
store i32 1, i32* %53
%54 = load i32*, i32** %11
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %54, i64 0
%56 = load i32, i32* %55
%57 = load i32**, i32*** %12
%58 = load i32, i32* %8
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32*, i32** %57, i64 %59
%61 = load i32*, i32** %60
%62 = load i32, i32* %9
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %63
store i32 %56, i32* %64
%65 = load i32*, i32** %11
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %65, i64 0
%67 = load i32, i32* %66
store i32 %67, i32* %7
br label %171
68: ; preds = %39
%69 = load i32**, i32*** %13
%70 = load i32, i32* %8
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32*, i32** %69, i64 %71
%73 = load i32*, i32** %72
%74 = load i32, i32* %9
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %73, i64 %75
store i32 -1, i32* %76
%77 = load i32**, i32*** %12
%78 = load i32, i32* %8
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32*, i32** %77, i64 %79
%81 = load i32*, i32** %80
%82 = load i32, i32* %9
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %83
store i32 0, i32* %84
store i32 0, i32* %7
br label %171
85: ; preds = %36
%86 = load i32*, i32** %10
%87 = load i32, i32* %8
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %86, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = load i32, i32* %9
%92 = icmp sle i32 %90, %91
br i1 %92, label %93, label %114
93: ; preds = %85
%94 = load i32*, i32** %11
%95 = load i32, i32* %8
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 %96
%98 = load i32, i32* %97
%99 = load i32, i32* %8
%100 = sub nsw i32 %99, 1
%101 = load i32, i32* %9
%102 = load i32*, i32** %10
%103 = load i32, i32* %8
%104 = sext i32 %103 to i64
%105 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i64 %104
%106 = load i32, i32* %105
%107 = sub nsw i32 %101, %106
%108 = load i32*, i32** %10
%109 = load i32*, i32** %11
%110 = load i32**, i32*** %12
%111 = load i32**, i32*** %13
%112 = call i32 @top_down(i32 %100, i32 %107, i32* %108, i32* %109, i32** %110, i32** %111)
%113 = add nsw i32 %98, %112
store i32 %113, i32* %14
br label %114
114: ; preds = %93, %85
%115 = load i32, i32* %8
%116 = sub nsw i32 %115, 1
%117 = load i32, i32* %9
%118 = load i32*, i32** %10
%119 = load i32*, i32** %11
%120 = load i32**, i32*** %12
%121 = load i32**, i32*** %13
%122 = call i32 @top_down(i32 %116, i32 %117, i32* %118, i32* %119, i32** %120, i32** %121)
store i32 %122, i32* %15
%123 = load i32, i32* %14
%124 = load i32, i32* %15
%125 = icmp sgt i32 %123, %124
br i1 %125, label %126, label %128
126: ; preds = %114
%127 = load i32, i32* %14
br label %130
128: ; preds = %114
%129 = load i32, i32* %15
br label %130
130: ; preds = %128, %126
%131 = phi i32 [ %127, %126 ], [ %129, %128 ]
%132 = load i32**, i32*** %12
%133 = load i32, i32* %8
%134 = sext i32 %133 to i64
%135 = getelementptr inbounds i32*, i32** %132, i64 %134
%136 = load i32*, i32** %135
%137 = load i32, i32* %9
%138 = sext i32 %137 to i64
%139 = getelementptr inbounds i32, i32* %136, i64 %138
store i32 %131, i32* %139
%140 = load i32, i32* %14
%141 = load i32, i32* %15
%142 = icmp sgt i32 %140, %141
br i1 %142, label %143, label %152
143: ; preds = %130
%144 = load i32**, i32*** %13
%145 = load i32, i32* %8
%146 = sext i32 %145 to i64
%147 = getelementptr inbounds i32*, i32** %144, i64 %146
%148 = load i32*, i32** %147
%149 = load i32, i32* %9
%150 = sext i32 %149 to i64
%151 = getelementptr inbounds i32, i32* %148, i64 %150
store i32 1, i32* %151
br label %161
152: ; preds = %130
%153 = load i32**, i32*** %13
%154 = load i32, i32* %8
%155 = sext i32 %154 to i64
%156 = getelementptr inbounds i32*, i32** %153, i64 %155
%157 = load i32*, i32** %156
%158 = load i32, i32* %9
%159 = sext i32 %158 to i64
%160 = getelementptr inbounds i32, i32* %157, i64 %159
store i32 -1, i32* %160
br label %161
161: ; preds = %152, %143
%162 = load i32**, i32*** %12
%163 = load i32, i32* %8
%164 = sext i32 %163 to i64
%165 = getelementptr inbounds i32*, i32** %162, i64 %164
%166 = load i32*, i32** %165
%167 = load i32, i32* %9
%168 = sext i32 %167 to i64
%169 = getelementptr inbounds i32, i32* %166, i64 %168
%170 = load i32, i32* %169
store i32 %170, i32* %7
br label %171
171: ; preds = %161, %68, %45, %26
%172 = load i32, i32* %7
ret i32 %172
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @top_down(i32 %0, i32 %1, i32* %2, i32* %3, i32** %4, i32** %5) {
%7 = sext i32 %0 to i64
%8 = getelementptr inbounds i32*, i32** %4, i64 %7
%9 = load i32*, i32** %8
%10 = sext i32 %1 to i64
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %10
%12 = load i32, i32* %11
%13 = icmp eq i32 %12, 0
br i1 %13, label %14, label %52
14: ; preds = %6
%15 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %15, label %16, label %26
16: ; preds = %14
%17 = load i32, i32* %2
%18 = icmp sgt i32 %17, %1
%19 = getelementptr inbounds i32*, i32** %5, i64 %7
%20 = load i32*, i32** %19
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %10
br i1 %18, label %25, label %22
22: ; preds = %16
store i32 1, i32* %21
%23 = load i32, i32* %3
store i32 %23, i32* %11
%24 = load i32, i32* %3
br label %52
25: ; preds = %16
store i32 -1, i32* %21
store i32 0, i32* %11
br label %52
26: ; preds = %14
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 %7
%28 = load i32, i32* %27
%29 = icmp sgt i32 %28, %1
br i1 %29, label %30, label %32
30: ; preds = %26
%31 = add nsw i32 %0, -1
br label %39
32: ; preds = %26
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %3, i64 %7
%34 = load i32, i32* %33
%35 = add nsw i32 %0, -1
%36 = sub nsw i32 %1, %28
%37 = tail call i32 @top_down(i32 %35, i32 %36, i32* %2, i32* %3, i32** %4, i32** %5)
%38 = add nsw i32 %37, %34
br label %39
39: ; preds = %30, %32
%40 = phi i32 [ %31, %30 ], [ %35, %32 ]
%41 = phi i32 [ 0, %30 ], [ %38, %32 ]
%42 = tail call i32 @top_down(i32 %40, i32 %1, i32* %2, i32* %3, i32** %4, i32** %5)
%43 = icmp sgt i32 %41, %42
%44 = select i1 %43, i32 %41, i32 %42
%45 = load i32*, i32** %8
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %10
store i32 %44, i32* %46
%47 = getelementptr inbounds i32*, i32** %5, i64 %7
%48 = load i32*, i32** %47
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %10
%50 = select i1 %43, i32 1, i32 -1
store i32 %50, i32* %49
%51 = load i32, i32* %46
br label %52
52: ; preds = %6, %39, %25, %22
%53 = phi i32 [ %24, %22 ], [ 0, %25 ], [ %51, %39 ], [ %12, %6 ]
ret i32 %53
}