#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*/ swap(int *, int *);
int kth_element(int *a, int low, int high, int k) {
  int j = low;
  int i = low - 1;
  if (low <= high) {
    int x = a[high];
    for (; j < high; j++) {
      if (a[j] < x) {
        i++;
        swap(&a[i], &a[j]);
      }
    }
    i++;
    swap(&a[i], &a[high]);
    if (i - low + 1 == k) {
      return a[i];
    } else if (i - low + 1 > k) {
      return kth_element(a, low, i - 1, k);
    } else {
      return kth_element(a, i + 1, high, k - (i - low + 1));
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<kth_element>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     1260 <kth_element+0x140>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11bd <kth_element+0x9d>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x28(%rbp),%eax
jge    11aa <kth_element+0x8a>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
movslq -0x24(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
movslq -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1040 <swap@plt>
jmp    11af <kth_element+0x8f>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    115e <kth_element+0x3e>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
movslq -0x24(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
movslq -0x18(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1040 <swap@plt>
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jne    120e <kth_element+0xee>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1260 <kth_element+0x140>
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jle    123d <kth_element+0x11d>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x24(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
call   1030 <kth_element@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1260 <kth_element+0x140>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x24(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
sub    %eax,%ecx
call   1030 <kth_element@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<kth_element>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
mov    %rdi,%r14
lea    -0x1(%rsi),%eax
mov    %eax,(%rsp)
movslq %esi,%rax
lea    (%r14,%rax,4),%rdi
mov    %rdi,0x10(%rsp)
neg    %eax
mov    %rax,0x18(%rsp)
mov    %edx,%r13d
mov    %ecx,0x4(%rsp)
mov    %rsi,0x20(%rsp)
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %r13d,%esi
jg     1212 <kth_element+0x102>
mov    %r13d,%ebx
movslq %r13d,%rax
mov    %rax,0x8(%rsp)
mov    (%rsp),%r13d
jge    11c0 <kth_element+0xb0>
mov    0x8(%rsp),%rax
mov    (%r14,%rax,4),%r12d
mov    0x18(%rsp),%rax
lea    (%rax,%rbx,1),%r15d
mov    0x10(%rsp),%rbp
mov    (%rsp),%r13d
jmp    119a <kth_element+0x8a>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x4,%rbp
add    $0xffffffff,%r15d
je     11c0 <kth_element+0xb0>
cmp    %r12d,0x0(%rbp)
jge    1190 <kth_element+0x80>
movslq %r13d,%rax
add    $0x1,%r13d
lea    (%r14,%rax,4),%rdi
add    $0x4,%rdi
mov    %rbp,%rsi
call   1030 <swap@plt>
jmp    1190 <kth_element+0x80>
nopl   0x0(%rax)
mov    %rbx,%r15
mov    0x8(%rsp),%rax
lea    (%r14,%rax,4),%rsi
movslq %r13d,%rbx
lea    (%r14,%rbx,4),%rbp
add    $0x4,%rbp
mov    %rbp,%rdi
call   1030 <swap@plt>
mov    0x20(%rsp),%rsi
sub    %esi,%ebx
lea    0x2(%rbx),%edx
mov    0x4(%rsp),%ecx
mov    %ecx,%eax
sub    %edx,%eax
je     120f <kth_element+0xff>
add    $0x1,%ebx
cmp    %ecx,%ebx
jge    1150 <kth_element+0x40>
add    $0x2,%r13d
mov    %r13d,%esi
mov    %eax,%ecx
mov    %r15,%rdx
jmp    1121 <kth_element+0x11>
mov    0x0(%rbp),%eax
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @kth_element(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
store i32* %0, i32** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
%13 = load i32, i32* %7
store i32 %13, i32* %10
%14 = load i32, i32* %7
%15 = sub nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %11
%16 = load i32, i32* %7
%17 = load i32, i32* %8
%18 = icmp sle i32 %16, %17
br i1 %18, label %19, label %103
19: ; preds = %4
%20 = load i32*, i32** %6
%21 = load i32, i32* %8
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %22
%24 = load i32, i32* %23
store i32 %24, i32* %12
br label %25
25: ; preds = %50, %19
%26 = load i32, i32* %10
%27 = load i32, i32* %8
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %53
29: ; preds = %25
%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* %12
%36 = icmp slt i32 %34, %35
br i1 %36, label %37, label %49
37: ; preds = %29
%38 = load i32, i32* %11
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %11
%40 = load i32*, i32** %6
%41 = load i32, i32* %11
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %42
%44 = load i32*, i32** %6
%45 = load i32, i32* %10
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = call i32 @swap(i32* %43, i32* %47)
br label %49
49: ; preds = %37, %29
br label %50
50: ; preds = %49
%51 = load i32, i32* %10
%52 = add nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %10
br label %25
53: ; preds = %25
%54 = load i32, i32* %11
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %11
%56 = load i32*, i32** %6
%57 = load i32, i32* %11
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 %58
%60 = load i32*, i32** %6
%61 = load i32, i32* %8
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %62
%64 = call i32 @swap(i32* %59, i32* %63)
%65 = load i32, i32* %11
%66 = load i32, i32* %7
%67 = sub nsw i32 %65, %66
%68 = add nsw i32 %67, 1
%69 = load i32, i32* %9
%70 = icmp eq i32 %68, %69
br i1 %70, label %71, label %77
71: ; preds = %53
%72 = load i32*, i32** %6
%73 = load i32, i32* %11
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
store i32 %76, i32* %5
br label %103
77: ; preds = %53
%78 = load i32, i32* %11
%79 = load i32, i32* %7
%80 = sub nsw i32 %78, %79
%81 = add nsw i32 %80, 1
%82 = load i32, i32* %9
%83 = icmp sgt i32 %81, %82
br i1 %83, label %84, label %91
84: ; preds = %77
%85 = load i32*, i32** %6
%86 = load i32, i32* %7
%87 = load i32, i32* %11
%88 = sub nsw i32 %87, 1
%89 = load i32, i32* %9
%90 = call i32 @kth_element(i32* %85, i32 %86, i32 %88, i32 %89)
store i32 %90, i32* %5
br label %103
91: ; preds = %77
%92 = load i32*, i32** %6
%93 = load i32, i32* %11
%94 = add nsw i32 %93, 1
%95 = load i32, i32* %8
%96 = load i32, i32* %9
%97 = load i32, i32* %11
%98 = load i32, i32* %7
%99 = sub nsw i32 %97, %98
%100 = add nsw i32 %99, 1
%101 = sub nsw i32 %96, %100
%102 = call i32 @kth_element(i32* %92, i32 %94, i32 %95, i32 %101)
store i32 %102, i32* %5
br label %103
103: ; preds = %71, %84, %91, %4
%104 = load i32, i32* %5
ret i32 %104
}

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