#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 rand();
int /*<<< orphan*/ swapInt(int *, int *);
int kthMin(int a[], int length, int start, int k) {
  int select = start + rand() % (length - start), tmp = a[start], i = start + 1,
      j = length - 1;
  a[start] = a[select];
  a[select] = tmp;
  while (1) {
    while (a[start] >= a[i] && i < length)
      ++i;
    while (a[start] <= a[j] && j > start)
      --j;
    if (i >= j) {
      break;
    }
    swapInt(&a[i], &a[j]);
  }
  if (j + 1 == k) {
    return a[start];
  } else if (j + 1 < k) {
    return kthMin(a, length, j + 1, k);
  } else {
    if (j == length - 1 && a[start] > a[j]) {
      swapInt(&a[start], &a[j]);
      --j;
    }
    return kthMin(a, j + 1, 0, k);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<kthMin>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    $0x0,%al
call   1050 <rand@plt>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    -0x18(%rbp),%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    %edx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11ac <kthMin+0x7c>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rdx
movslq -0x28(%rbp),%rsi
xor    %eax,%eax
cmp    (%rdx,%rsi,4),%ecx
mov    %al,-0x31(%rbp)
jl     11d9 <kthMin+0xa9>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x31(%rbp)
mov    -0x31(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11e9 <kthMin+0xb9>
jmp    11f7 <kthMin+0xc7>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    11ac <kthMin+0x7c>
jmp    11fc <kthMin+0xcc>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rdx
movslq -0x2c(%rbp),%rsi
xor    %eax,%eax
cmp    (%rdx,%rsi,4),%ecx
mov    %al,-0x32(%rbp)
jg     1229 <kthMin+0xf9>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
setg   %al
mov    %al,-0x32(%rbp)
mov    -0x32(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1239 <kthMin+0x109>
jmp    1247 <kthMin+0x117>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11fc <kthMin+0xcc>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x2c(%rbp),%eax
jl     1258 <kthMin+0x128>
jmp    1280 <kthMin+0x150>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
movslq -0x28(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
movslq -0x2c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1040 <swapInt@plt>
jmp    11a7 <kthMin+0x77>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jne    12a2 <kthMin+0x172>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    133e <kthMin+0x20e>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    12ce <kthMin+0x19e>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x2c(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
call   1030 <kthMin@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    133e <kthMin+0x20e>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jne    1327 <kthMin+0x1f7>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x2c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    1327 <kthMin+0x1f7>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
movslq -0x2c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1040 <swapInt@plt>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x2c(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
xor    %edx,%edx
call   1030 <kthMin@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<kthMin>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    %edx,%ebx
mov    %esi,%ebp
mov    %rdi,%r14
lea    -0x4(%rdi),%rax
mov    %rax,0x20(%rsp)
mov    $0x2,%eax
mov    %ecx,0x8(%rsp)
sub    %ecx,%eax
mov    %rax,0x10(%rsp)
lea    -0x1(%rbp),%eax
mov    %eax,0xc(%rsp)
movslq %ebp,%r15
mov    %rbp,0x18(%rsp)
nopl   (%rax)
xor    %eax,%eax
call   1040 <rand@plt>
mov    %ebp,%ecx
sub    %ebx,%ecx
cltd
idiv   %ecx
add    %ebx,%edx
movslq %ebx,%r13
lea    (%r14,%r13,4),%r12
mov    (%r14,%r13,4),%eax
lea    0x1(%r13),%ebp
movslq %edx,%rcx
mov    (%r14,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%r14,%r13,4)
mov    %eax,(%r14,%rcx,4)
mov    0xc(%rsp),%eax
mov    %eax,%r8d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    (%r12),%eax
movslq %ebp,%rcx
mov    0x20(%rsp),%rdx
lea    (%rdx,%rcx,4),%rdi
lea    -0x1(%rcx),%ebp
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    %rdi,%rdx
add    $0x4,%rdi
add    $0x1,%ebp
cmp    0x4(%rdx),%eax
jl     11db <kthMin+0xbb>
lea    0x1(%rcx),%rdx
cmp    %r15,%rcx
mov    %rdx,%rcx
jl     11c0 <kthMin+0xa0>
movslq %r8d,%r9
lea    (%r14,%r9,4),%rsi
mov    $0xfffffffffffffffc,%rbx
xor    %edx,%edx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rsi,%rdx,4),%ecx
lea    -0x1(%rdx),%r10
add    $0x4,%rbx
cmp    %ecx,%eax
jg     120a <kthMin+0xea>
add    %r9,%rdx
cmp    %r13,%rdx
mov    %r10,%rdx
jg     11f0 <kthMin+0xd0>
sub    %rbx,%rsi
mov    %r8d,%r9d
lea    (%r9,%r10,1),%rbx
add    $0x1,%rbx
cmp    %ebx,%ebp
jge    1230 <kthMin+0x110>
call   1030 <swapInt@plt>
mov    %ebx,%r8d
jmp    11a0 <kthMin+0x80>
nopl   0x0(%rax)
mov    0x10(%rsp),%rdx
add    %r8d,%edx
mov    %r10d,%edi
add    %edx,%edi
je     128f <kthMin+0x16f>
lea    (%r9,%r10,1),%rbx
add    $0x2,%rbx
cmp    0x8(%rsp),%ebx
mov    0x18(%rsp),%rbp
jl     1160 <kthMin+0x40>
mov    %ebp,%edx
sub    %r8d,%edx
add    $0xfffffffe,%edx
cmp    %r10d,%edx
jne    1280 <kthMin+0x160>
cmp    %ecx,%eax
jle    1280 <kthMin+0x160>
mov    %r12,%rdi
call   1030 <swapInt@plt>
add    $0xffffffff,%ebp
xor    %ebx,%ebx
jmp    114e <kthMin+0x2e>
nopl   0x0(%rax)
lea    (%r9,%r10,1),%rbp
add    $0x2,%rbp
xor    %ebx,%ebx
jmp    114e <kthMin+0x2e>
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @kthMin(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
br label %5
5: ; preds = %68, %4
%6 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %69, %68 ]
%7 = phi i32 [ %2, %4 ], [ 0, %68 ]
%8 = add nsw i32 %6, -1
%9 = sext i32 %6 to i64
br label %10
10: ; preds = %5, %58
%11 = phi i32 [ %56, %58 ], [ %7, %5 ]
%12 = tail call i32 (...) @rand()
%13 = sub nsw i32 %6, %11
%14 = srem i32 %12, %13
%15 = add nsw i32 %14, %11
%16 = sext i32 %11 to i64
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %16
%18 = load i32, i32* %17
%19 = add nsw i32 %11, 1
%20 = sext i32 %15 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
store i32 %22, i32* %17
store i32 %18, i32* %21
br label %23
23: ; preds = %52, %10
%24 = phi i32 [ %19, %10 ], [ %38, %52 ]
%25 = phi i32 [ %8, %10 ], [ %50, %52 ]
%26 = load i32, i32* %17
%27 = sext i32 %24 to i64
br label %28
28: ; preds = %28, %23
%29 = phi i64 [ %35, %28 ], [ %27, %23 ]
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = icmp sge i32 %26, %31
%33 = icmp slt i64 %29, %9
%34 = select i1 %32, i1 %33, i1 false
%35 = add nsw i64 %29, 1
br i1 %34, label %28, label %36
36: ; preds = %28
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %29
%38 = trunc i64 %29 to i32
%39 = sext i32 %25 to i64
br label %40
40: ; preds = %40, %36
%41 = phi i64 [ %47, %40 ], [ %39, %36 ]
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = icmp sle i32 %26, %43
%45 = icmp sgt i64 %41, %16
%46 = select i1 %44, i1 %45, i1 false
%47 = add nsw i64 %41, -1
br i1 %46, label %40, label %48
48: ; preds = %40
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
%50 = trunc i64 %41 to i32
%51 = icmp slt i32 %38, %50
br i1 %51, label %52, label %54
52: ; preds = %48
%53 = tail call i32 @swapInt(i32* %37, i32* %49)
br label %23
54: ; preds = %48
%55 = trunc i64 %41 to i32
%56 = add nsw i32 %55, 1
%57 = icmp eq i32 %56, %3
br i1 %57, label %70, label %58
58: ; preds = %54
%59 = icmp slt i32 %56, %3
br i1 %59, label %10, label %60
60: ; preds = %58
%61 = trunc i64 %41 to i32
%62 = icmp eq i32 %8, %61
%63 = icmp sgt i32 %26, %43
%64 = select i1 %62, i1 %63, i1 false
br i1 %64, label %65, label %68
65: ; preds = %60
%66 = tail call i32 @swapInt(i32* %17, i32* %49)
%67 = add nsw i32 %6, -1
br label %68
68: ; preds = %65, %60
%69 = phi i32 [ %67, %65 ], [ %56, %60 ]
br label %5
70: ; preds = %54
ret i32 %26
}