#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 atoi(char *);
int /*<<< orphan*/ fprintf(int /*<<< orphan*/, char *, char *);
int /*<<< orphan*/ free(long *);
int next_generalised_pentagonal_num(int);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, int);
int /*<<< orphan*/ stderr;
long *x_malloc(int);
long *x_realloc(long *, int);
int main(int argc, char **argv) {
  if (argc != 2) {
    fprintf(stderr, "usage: %s <N>\n", argv[0]);
    return 1;
  }
  int N = atoi(argv[1]);
  if (N < 1)
    return 1;
  long modulo = 1;
  while (N > modulo)
    modulo *= 10;
  int allocated = 1;
  long *partitions = x_malloc(allocated * sizeof(long));
  partitions[0] = 1;
  int num = 1;
  while (true) {
    if (num >= allocated) {
      allocated *= 10;
      partitions = x_realloc(partitions, allocated * sizeof(long));
    }
    partitions[num] = 0;
    int pentagonal_index = 0;
    int index_count = 0;
    next_generalised_pentagonal_num(true);
    while ((pentagonal_index = next_generalised_pentagonal_num(false)) <= num) {
      index_count++;
      if (index_count % 4 == 1 || index_count % 4 == 2)
        partitions[num] += partitions[num - pentagonal_index];
      else
        partitions[num] -= partitions[num - pentagonal_index];
      partitions[num] %= modulo;
    }
    if (partitions[num] % N == 0) {
      printf("%d\n", num);
      break;
    }
    num++;
  }
  free(partitions);
  return 0;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<main>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x8(%rbp)
je     11b8 <main+0x48>
mov    0x2e49(%rip),%rax
mov    (%rax),%edi
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%rdx
lea    0xe59(%rip),%rsi
call   1060 <fprintf@plt>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    1385 <main+0x215>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    0x8(%rax),%rdi
call   1090 <atoi@plt>
mov    %eax,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x14(%rbp)
jge    11de <main+0x6e>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    1385 <main+0x215>
movq   $0x1,-0x20(%rbp)
movslq -0x14(%rbp),%rax
cmp    -0x20(%rbp),%rax
jle    1202 <main+0x92>
imul   $0xa,-0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    11e6 <main+0x76>
movl   $0x1,-0x24(%rbp)
movslq -0x24(%rbp),%rax
shl    $0x3,%rax
mov    %eax,%edi
call   1080 <x_malloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
movq   $0x1,(%rax)
movl   $0x1,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jl     1258 <main+0xe8>
imul   $0xa,-0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
movslq -0x24(%rbp),%rax
shl    $0x3,%rax
mov    %eax,%esi
call   1070 <x_realloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
movq   $0x0,(%rax,%rcx,8)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    $0x1,%edi
call   1050 <next_generalised_pentagonal_num@plt>
xor    %edi,%edi
call   1050 <next_generalised_pentagonal_num@plt>
mov    %eax,-0x38(%rbp)
cmp    -0x34(%rbp),%eax
jg     1334 <main+0x1c4>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    $0x4,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x1,%edx
je     12c4 <main+0x154>
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    $0x4,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x2,%edx
jne    12ea <main+0x17a>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
sub    -0x38(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
add    (%rax,%rcx,8),%rdx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    130e <main+0x19e>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
sub    -0x38(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rsi
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rdx
sub    %rsi,%rdx
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x20(%rbp),%rsi
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
cqto
idiv   %rsi
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    %rdx,(%rax,%rcx,8)
jmp    1280 <main+0x110>
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
cqto
idiv   %rcx
cmp    $0x0,%rdx
jne    1367 <main+0x1f7>
mov    -0x34(%rbp),%esi
lea    0xcb2(%rip),%rdi
call   1040 <printf@plt>
jmp    1375 <main+0x205>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    122e <main+0xbe>
mov    -0x30(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<main>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
cmp    $0x2,%edi
jne    12da <main+0x16a>
mov    0x8(%rsi),%rdi
call   1090 <atoi@plt>
test   %eax,%eax
jle    12f2 <main+0x182>
mov    %eax,%r15d
mov    $0x1,%ebp
mov    $0x1,%r12d
cmp    $0x1,%eax
je     11bc <main+0x4c>
mov    $0x1,%r12d
xchg   %ax,%ax
add    %r12,%r12
lea    (%r12,%r12,4),%r12
cmp    %r15,%r12
jb     11b0 <main+0x40>
mov    $0x8,%edi
call   1080 <x_malloc@plt>
mov    %rax,%r14
movq   $0x1,(%rax)
mov    $0x1,%r13d
jmp    1203 <main+0x93>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%r14,%rbx,8),%rax
mov    %rax,%rcx
shr    $0x20,%rcx
je     12d0 <main+0x160>
cqto
idiv   %r15
lea    0x1(%rbx),%rbp
test   %rdx,%rdx
je     12f9 <main+0x189>
mov    %rbp,%rbx
movslq %r13d,%rax
cmp    %rax,%rbp
jl     122d <main+0xbd>
lea    0x0(%r13,%r13,1),%eax
lea    (%rax,%rax,4),%ebp
shl    $0x4,%r13d
lea    0x0(%r13,%r13,4),%esi
mov    %r14,%rdi
call   1070 <x_realloc@plt>
mov    %rax,%r14
mov    %ebp,%r13d
movq   $0x0,(%r14,%rbx,8)
mov    $0x1,%edi
call   1050 <next_generalised_pentagonal_num@plt>
xor    %edi,%edi
call   1050 <next_generalised_pentagonal_num@plt>
movslq %eax,%rcx
cmp    %rcx,%rbx
jl     11e0 <main+0x70>
mov    $0x1,%ebp
jmp    127f <main+0x10f>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
cqto
idiv   %r12
mov    %rdx,(%r14,%rbx,8)
xor    %edi,%edi
call   1050 <next_generalised_pentagonal_num@plt>
movslq %eax,%rcx
add    $0x1,%ebp
cmp    %rcx,%rbx
jl     11e0 <main+0x70>
mov    %ebp,%ecx
and    $0x3,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
cmp    $0x1,%ecx
ja     12a0 <main+0x130>
mov    %ebx,%ecx
sub    %eax,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%r14,%rbx,8),%rax
add    (%r14,%rcx,8),%rax
jmp    12af <main+0x13f>
nopl   (%rax)
mov    %ebx,%ecx
sub    %eax,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%r14,%rbx,8),%rax
sub    (%r14,%rcx,8),%rax
mov    %rax,%rcx
or     %r12,%rcx
shr    $0x20,%rcx
jne    1260 <main+0xf0>
xor    %edx,%edx
div    %r12d
jmp    1265 <main+0xf5>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
xor    %edx,%edx
div    %r15d
jmp    11f6 <main+0x86>
mov    0x2cff(%rip),%rax
mov    (%rax),%edi
mov    (%rsi),%rdx
lea    0xd13(%rip),%rsi
call   1060 <fprintf@plt>
mov    $0x1,%eax
jmp    1311 <main+0x1a1>
lea    0xd0f(%rip),%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1040 <printf@plt>
mov    %r14,%rdi
call   1030 <free@plt>
xor    %eax,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@stderr = global i32 0
@.str = [15 x i8] c"usage: %s <N>\0A\00"
@.str.1 = [4 x i8] c"%d\0A\00"
define i32 @main(i32 %0, i8** %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8**
%6 = alloca i32
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32
%9 = alloca i64*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32 0, i32* %3
store i32 %0, i32* %4
store i8** %1, i8*** %5
%13 = load i32, i32* %4
%14 = icmp ne i32 %13, 2
br i1 %14, label %15, label %21
15: ; preds = %2
%16 = load i32, i32* @stderr
%17 = load i8**, i8*** %5
%18 = getelementptr inbounds i8*, i8** %17, i64 0
%19 = load i8*, i8** %18
%20 = call i32 @fprintf(i32 %16, i8* getelementptr inbounds ([15 x i8], [15 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8* %19)
store i32 1, i32* %3
br label %134
21: ; preds = %2
%22 = load i8**, i8*** %5
%23 = getelementptr inbounds i8*, i8** %22, i64 1
%24 = load i8*, i8** %23
%25 = call i32 @atoi(i8* %24)
store i32 %25, i32* %6
%26 = load i32, i32* %6
%27 = icmp slt i32 %26, 1
br i1 %27, label %28, label %29
28: ; preds = %21
store i32 1, i32* %3
br label %134
29: ; preds = %21
store i64 1, i64* %7
br label %30
30: ; preds = %35, %29
%31 = load i32, i32* %6
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = load i64, i64* %7
%34 = icmp sgt i64 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %38
35: ; preds = %30
%36 = load i64, i64* %7
%37 = mul nsw i64 %36, 10
store i64 %37, i64* %7
br label %30
38: ; preds = %30
store i32 1, i32* %8
%39 = load i32, i32* %8
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = mul i64 %40, 8
%42 = trunc i64 %41 to i32
%43 = call i64* @x_malloc(i32 %42)
store i64* %43, i64** %9
%44 = load i64*, i64** %9
%45 = getelementptr inbounds i64, i64* %44, i64 0
store i64 1, i64* %45
store i32 1, i32* %10
br label %46
46: ; preds = %38, %128
%47 = load i32, i32* %10
%48 = load i32, i32* %8
%49 = icmp sge i32 %47, %48
br i1 %49, label %50, label %59
50: ; preds = %46
%51 = load i32, i32* %8
%52 = mul nsw i32 %51, 10
store i32 %52, i32* %8
%53 = load i64*, i64** %9
%54 = load i32, i32* %8
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = mul i64 %55, 8
%57 = trunc i64 %56 to i32
%58 = call i64* @x_realloc(i64* %53, i32 %57)
store i64* %58, i64** %9
br label %59
59: ; preds = %50, %46
%60 = load i64*, i64** %9
%61 = load i32, i32* %10
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i64, i64* %60, i64 %62
store i64 0, i64* %63
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %12
%64 = call i32 @next_generalised_pentagonal_num(i32 1)
br label %65
65: ; preds = %107, %59
%66 = call i32 @next_generalised_pentagonal_num(i32 0)
store i32 %66, i32* %11
%67 = load i32, i32* %10
%68 = icmp sle i32 %66, %67
br i1 %68, label %69, label %115
69: ; preds = %65
%70 = load i32, i32* %12
%71 = add nsw i32 %70, 1
store i32 %71, i32* %12
%72 = load i32, i32* %12
%73 = srem i32 %72, 4
%74 = icmp eq i32 %73, 1
br i1 %74, label %79, label %75
75: ; preds = %69
%76 = load i32, i32* %12
%77 = srem i32 %76, 4
%78 = icmp eq i32 %77, 2
br i1 %78, label %79, label %93
79: ; preds = %75, %69
%80 = load i64*, i64** %9
%81 = load i32, i32* %10
%82 = load i32, i32* %11
%83 = sub nsw i32 %81, %82
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i64, i64* %80, i64 %84
%86 = load i64, i64* %85
%87 = load i64*, i64** %9
%88 = load i32, i32* %10
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i64, i64* %87, i64 %89
%91 = load i64, i64* %90
%92 = add nsw i64 %91, %86
store i64 %92, i64* %90
br label %107
93: ; preds = %75
%94 = load i64*, i64** %9
%95 = load i32, i32* %10
%96 = load i32, i32* %11
%97 = sub nsw i32 %95, %96
%98 = sext i32 %97 to i64
%99 = getelementptr inbounds i64, i64* %94, i64 %98
%100 = load i64, i64* %99
%101 = load i64*, i64** %9
%102 = load i32, i32* %10
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds i64, i64* %101, i64 %103
%105 = load i64, i64* %104
%106 = sub nsw i64 %105, %100
store i64 %106, i64* %104
br label %107
107: ; preds = %93, %79
%108 = load i64, i64* %7
%109 = load i64*, i64** %9
%110 = load i32, i32* %10
%111 = sext i32 %110 to i64
%112 = getelementptr inbounds i64, i64* %109, i64 %111
%113 = load i64, i64* %112
%114 = srem i64 %113, %108
store i64 %114, i64* %112
br label %65
115: ; preds = %65
%116 = load i64*, i64** %9
%117 = load i32, i32* %10
%118 = sext i32 %117 to i64
%119 = getelementptr inbounds i64, i64* %116, i64 %118
%120 = load i64, i64* %119
%121 = load i32, i32* %6
%122 = sext i32 %121 to i64
%123 = srem i64 %120, %122
%124 = icmp eq i64 %123, 0
br i1 %124, label %125, label %128
125: ; preds = %115
%126 = load i32, i32* %10
%127 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i32 %126)
br label %131
128: ; preds = %115
%129 = load i32, i32* %10
%130 = add nsw i32 %129, 1
store i32 %130, i32* %10
br label %46
131: ; preds = %125
%132 = load i64*, i64** %9
%133 = call i32 @free(i64* %132)
store i32 0, i32* %3
br label %134
134: ; preds = %131, %28, %15
%135 = load i32, i32* %3
ret i32 %135
}

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