Problem 153

Sum of Gaussian integer divisors with positive real part, n=1..10^8.

Answer17971254122360635
Output17971254122360635
StatusPASS
Native helperno
Runtime1740 ms
Peak memory1616 KB
Time complexityO(n^2) (estimated)
Space complexityO(n) (estimated)

Performance comparison

MetricOur solutionBest known
Time complexityO(n^2)O(n log log n)
Space complexityO(n)O(n)
ApproachFlow solutionSieve-based divisor sums
VerdictSuboptimal

Flow source

# Project Euler 153
# Sum of Gaussian integer divisors with positive real part, n=1..10^8.

import euler.nt { gcd, isqrt }

extern {
    function calloc(n: i64, size: i64) -> ptr<void>
    function free(p: ptr<void>) -> void
}

function grouped_sum(n: i64) -> i64 {
    if n <= 0 { return 0 }
    let mut total: i64 = 0
    let mut k: i64 = 1
    while k <= n {
        let q: i64 = n / k
        let k2: i64 = n / q
        total = total + q * (k + k2) * (k2 - k + 1) / 2
        k = k2 + 1
    }
    return total
}

# Binary search F for key q among sorted keys
function lookup_F(q: i64, keys: ptr<i64>, vals: ptr<i64>, nkeys: i32) -> i64 {
    let mut lo: i32 = 0
    let mut hi: i32 = nkeys - 1
    while lo <= hi {
        let mid: i32 = (lo + hi) / 2
        if keys[mid] == q { return vals[mid] }
        if keys[mid] < q {
            lo = mid + 1
        } else {
            hi = mid - 1
        }
    }
    return grouped_sum(q)
}

function main() -> i32 {
    let N: i64 = 100000000
    # Precompute F(q) for all q = N/k
    let maxkeys: i32 = 40000
    let keys: ptr<i64> = calloc(maxkeys as i64, 8)
    let vals: ptr<i64> = calloc(maxkeys as i64, 8)
    if keys == null || vals == null { return 1 }

    let mut nkeys: i32 = 0
    let mut k: i64 = 1
    while k <= N {
        let q: i64 = N / k
        keys[nkeys] = q
        vals[nkeys] = grouped_sum(q)
        nkeys = nkeys + 1
        k = N / q + 1
    }
    # sort by keys ascending (they come descending)
    let mut i: i32 = 0
    while i < nkeys / 2 {
        let j: i32 = nkeys - 1 - i
        let tk: i64 = keys[i]
        keys[i] = keys[j]
        keys[j] = tk
        let tv: i64 = vals[i]
        vals[i] = vals[j]
        vals[j] = tv
        i = i + 1
    }

    let mut ans: i64 = lookup_F(N, keys, vals, nkeys)
    ans = ans + 2 * lookup_F(N / 2, keys, vals, nkeys)

    let max_a: i64 = isqrt(N / 2)
    let mut a: i64 = 1
    while a <= max_a {
        let a2: i64 = a * a
        let mut b: i64 = a + 1
        let bmax: i64 = isqrt(N - a2)
        while b <= bmax {
            if gcd(a, b) == 1 {
                let v: i64 = a2 + b * b
                ans = ans + 2 * (a + b) * lookup_F(N / v, keys, vals, nkeys)
            }
            b = b + 1
        }
        a = a + 1
    }
    printf("%lld\n", ans)
    free(keys)
    free(vals)
    return 0
}

Generated C

#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

/* Flow runtime helpers */
typedef struct flow_temp_node { struct flow_temp_node* next; } flow_temp_node;
static flow_temp_node* flow_temp_head = NULL;
static int flow_temp_atexit_set = 0;
__attribute__((unused)) static void flow_temp_free_all(void) {
    while (flow_temp_head) {
        flow_temp_node* n = flow_temp_head;
        flow_temp_head = n->next;
        free(n);
    }
}
__attribute__((unused)) static void* flow_temp_alloc(size_t nbytes) {
    flow_temp_node* node = (flow_temp_node*)malloc(sizeof(flow_temp_node) + nbytes);
    if (!node) return NULL;
    node->next = flow_temp_head;
    flow_temp_head = node;
    if (!flow_temp_atexit_set) {
        flow_temp_atexit_set = 1;
        atexit(flow_temp_free_all);
    }
    return (void*)(node + 1);
}
#ifndef FLOW_DIAG
#define FLOW_DIAG(msg) fprintf(stderr, "%s", (msg))
#endif
#ifndef FLOW_LOG
#define FLOW_LOG(fmt, ...) printf(fmt, __VA_ARGS__)
#endif
#ifndef FLOW_LOG_EMPTY
#define FLOW_LOG_EMPTY(fmt) printf(fmt)
#endif
static char* flow_strcat(const char* a, const char* b) {
    size_t la = strlen(a ? a : ""), lb = strlen(b ? b : "");
    char* r = (char*)flow_temp_alloc(la + lb + 1);
    if (!r) return NULL;
    if (la) memcpy(r, a, la);
    if (lb) memcpy(r + la, b, lb);
    r[la + lb] = '\0';
    return r;
}

#define __flow_in_arr(arr, val) __extension__ ({ \
    int _found = 0; \
    size_t _n = sizeof(arr)/sizeof((arr)[0]); \
    for (size_t _i = 0; _i < _n; _i++) { \
        if ((arr)[_i] == (val)) { _found = 1; break; } \
    } _found; })

/* Unified fault handler (MISRA #279) — override with -DFLOW_FAULT_HANDLER=fn */
#ifndef FLOW_FAULT_HANDLER
__attribute__((unused)) static inline void flow_fault_handler(const char* msg) {
    fprintf(stderr, "flow: %s\n", msg ? msg : "fault");
    abort();
#if defined(__GNUC__) || defined(__clang__)
    __builtin_unreachable();
#endif
}
#else
#define flow_fault_handler FLOW_FAULT_HANDLER
#endif
#define flow_div_by_zero_handler() flow_fault_handler("division by zero")
#define flow_shift_ub_handler() flow_fault_handler("invalid shift (amount out of range or left-shift of negative)")

#ifndef FLOW_CHECKED_DIV
#define FLOW_CHECKED_DIV(L, R) (((R) != 0) ? ((L) / (R)) : (flow_div_by_zero_handler(), (L) * 0))
#endif
#ifndef FLOW_CHECKED_MOD
#define FLOW_CHECKED_MOD(L, R) (((R) != 0) ? ((L) % (R)) : (flow_div_by_zero_handler(), (L) * 0))
#endif
#ifndef FLOW_CHECKED_SHL
#define FLOW_CHECKED_SHL(L, R) ((((R) >= 0) && ((unsigned long long)(R) < (sizeof(L) * 8ull)) && ((L) >= 0)) ? ((L) << (R)) : (flow_shift_ub_handler(), (L) * 0))
#endif
#ifndef FLOW_CHECKED_SHR
#define FLOW_CHECKED_SHR(L, R) ((((R) >= 0) && ((unsigned long long)(R) < (sizeof(L) * 8ull))) ? ((L) >> (R)) : (flow_shift_ub_handler(), (L) * 0))
#endif

#include <math.h>

void* _ui_state = NULL;

static inline float i32_to_f32(int32_t v) { return (float)v; }

/* Host stub for @gpu kernels (device codegen replaces this). */
static inline int32_t gpu_thread_id(void) { return 0; }

int64_t gcd_i64_i64(int64_t a0, int64_t b0);
int64_t lcm_i64_i64(int64_t a, int64_t b);
int64_t isqrt_i64(int64_t n);
int64_t mulmod_i64_i64_i64(int64_t a0, int64_t b0, int64_t mod);
int64_t mod_pow_i64_i64_i64(int64_t base, int64_t exp, int64_t mod);
bool is_prime_i64(int64_t n);
int64_t grouped_sum_i64(int64_t n);
int64_t lookup_F_i64_ptr_i64_ptr_i64_i32(int64_t q, int64_t* keys, int64_t* vals, int32_t nkeys);
int32_t main(void);

int64_t gcd_i64_i64(int64_t a0, int64_t b0) {
    int64_t a = a0;
    int64_t b = b0;
    while (b != 0) {
        int64_t t = FLOW_CHECKED_MOD((a), (b));
        a = b;
        b = t;
    }
    return a;
}

int64_t lcm_i64_i64(int64_t a, int64_t b) {
    if ((a == 0 || b == 0)) {
        return 0;
    }
    return (FLOW_CHECKED_DIV((a), (gcd_i64_i64(a, b))) * b);
}

int64_t isqrt_i64(int64_t n) {
    if (n < 2) {
        return n;
    }
    int64_t x = n;
    int64_t y = FLOW_CHECKED_DIV(((x + 1)), (2));
    while (y < x) {
        x = y;
        y = FLOW_CHECKED_DIV(((x + FLOW_CHECKED_DIV((n), (x)))), (2));
    }
    return x;
}

int64_t mulmod_i64_i64_i64(int64_t a0, int64_t b0, int64_t mod) {
    int64_t a = FLOW_CHECKED_MOD((a0), (mod));
    int64_t b = FLOW_CHECKED_MOD((b0), (mod));
    int64_t result = 0;
    while (b > 0) {
        if (FLOW_CHECKED_MOD((b), (2)) == 1) {
            result = FLOW_CHECKED_MOD(((result + a)), (mod));
        }
        a = FLOW_CHECKED_MOD(((a * 2)), (mod));
        b = FLOW_CHECKED_DIV((b), (2));
    }
    return result;
}

int64_t mod_pow_i64_i64_i64(int64_t base, int64_t exp, int64_t mod) {
    if (mod == 1) {
        return 0;
    }
    int64_t result = 1;
    int64_t b = FLOW_CHECKED_MOD((base), (mod));
    int64_t e = exp;
    while (e > 0) {
        if (FLOW_CHECKED_MOD((e), (2)) == 1) {
            result = mulmod_i64_i64_i64(result, b, mod);
        }
        b = mulmod_i64_i64_i64(b, b, mod);
        e = FLOW_CHECKED_DIV((e), (2));
    }
    return result;
}

bool is_prime_i64(int64_t n) {
    if (n < 2) {
        return 0;
    }
    if (n < 4) {
        return 1;
    }
    if ((FLOW_CHECKED_MOD((n), (2)) == 0 || FLOW_CHECKED_MOD((n), (3)) == 0)) {
        return 0;
    }
    int64_t i = 5;
    while ((i * i) <= n) {
        if ((FLOW_CHECKED_MOD((n), (i)) == 0 || FLOW_CHECKED_MOD((n), ((i + 2))) == 0)) {
            return 0;
        }
        i = (i + 6);
    }
    return 1;
}



int64_t grouped_sum_i64(int64_t n) {
    if (n <= 0) {
        return 0;
    }
    int64_t total = 0;
    int64_t k = 1;
    while (k <= n) {
        int64_t q = FLOW_CHECKED_DIV((n), (k));
        int64_t k2 = FLOW_CHECKED_DIV((n), (q));
        total = (total + FLOW_CHECKED_DIV((((q * (k + k2)) * ((k2 - k) + 1))), (2)));
        k = (k2 + 1);
    }
    return total;
}

int64_t lookup_F_i64_ptr_i64_ptr_i64_i32(int64_t q, int64_t* keys, int64_t* vals, int32_t nkeys) {
    int32_t lo = 0;
    int32_t hi = (nkeys - 1);
    while (lo <= hi) {
        int32_t mid = FLOW_CHECKED_DIV(((lo + hi)), (2));
        if (keys[mid] == q) {
            return vals[mid];
        }
        if (keys[mid] < q) {
            lo = (mid + 1);
        } else {
            hi = (mid - 1);
        }
    }
    return grouped_sum_i64(q);
}

int32_t main(void) {
    int64_t N = 100000000;
    int32_t maxkeys = 40000;
    int64_t* keys = (int64_t*)(calloc(((int64_t)(maxkeys)), 8));
    int64_t* vals = (int64_t*)(calloc(((int64_t)(maxkeys)), 8));
    if ((keys == NULL || vals == NULL)) {
        return 1;
    }
    int32_t nkeys = 0;
    int64_t k = 1;
    while (k <= N) {
        int64_t q = FLOW_CHECKED_DIV((N), (k));
        keys[nkeys] = q;
        vals[nkeys] = grouped_sum_i64(q);
        nkeys = (nkeys + 1);
        k = (FLOW_CHECKED_DIV((N), (q)) + 1);
    }
    int32_t i = 0;
    while (i < FLOW_CHECKED_DIV((nkeys), (2))) {
        int32_t j = ((nkeys - 1) - i);
        int64_t tk = keys[i];
        keys[i] = keys[j];
        keys[j] = tk;
        int64_t tv = vals[i];
        vals[i] = vals[j];
        vals[j] = tv;
        i = (i + 1);
    }
    int64_t ans = lookup_F_i64_ptr_i64_ptr_i64_i32(N, keys, vals, nkeys);
    ans = (ans + (2 * lookup_F_i64_ptr_i64_ptr_i64_i32(FLOW_CHECKED_DIV((N), (2)), keys, vals, nkeys)));
    int64_t max_a = isqrt_i64(FLOW_CHECKED_DIV((N), (2)));
    int64_t a = 1;
    while (a <= max_a) {
        int64_t a2 = (a * a);
        int64_t b = (a + 1);
        int64_t bmax = isqrt_i64((N - a2));
        while (b <= bmax) {
            if (gcd_i64_i64(a, b) == 1) {
                int64_t v = (a2 + (b * b));
                ans = (ans + ((2 * (a + b)) * lookup_F_i64_ptr_i64_ptr_i64_i32(FLOW_CHECKED_DIV((N), (v)), keys, vals, nkeys)));
            }
            b = (b + 1);
        }
        a = (a + 1);
    }
    printf("%lld\n", ans);
    free(keys);
    free(vals);
    return 0;
}

Generated MLIR

module {
  llvm.func @printf(!llvm.ptr, ...) -> i32
  llvm.mlir.global internal constant @str_0("%lld\n\00") {addr_space = 0 : i32} : !llvm.array<6 x i8>
  func.func @gcd(%arg0: i64, %arg1: i64) -> i64 {
    %0 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %1 = llvm.alloca %0 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %arg0, %1 : i64, !llvm.ptr
    %2 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %3 = llvm.alloca %2 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %arg1, %3 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb0
    ^bb0:
    %4 = llvm.load %3 : !llvm.ptr -> i64
    %5 = arith.constant 0 : i32
    %7 = arith.extsi %5 : i32 to i64
    %6 = arith.cmpi ne, %4, %7 : i64
    cf.cond_br %6, ^bb1, ^bb2
    ^bb1:
      %8 = llvm.load %1 : !llvm.ptr -> i64
      %9 = llvm.load %3 : !llvm.ptr -> i64
      %10 = arith.remsi %8, %9 : i64
      %11 = llvm.load %3 : !llvm.ptr -> i64
      llvm.store %11, %1 : i64, !llvm.ptr
      llvm.store %10, %3 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb0
    ^bb2:
    %12 = llvm.load %1 : !llvm.ptr -> i64
    func.return %12 : i64
  }
  func.func @lcm(%arg0: i64, %arg1: i64) -> i64 {
    %13 = arith.constant 0 : i32
    %15 = arith.extsi %13 : i32 to i64
    %14 = arith.cmpi eq, %arg0, %15 : i64
    %16 = scf.if %14 -> (i1) {
      %17 = arith.constant true
      scf.yield %17 : i1
    } else {
      %18 = arith.constant 0 : i32
      %20 = arith.extsi %18 : i32 to i64
      %19 = arith.cmpi eq, %arg1, %20 : i64
      scf.yield %19 : i1
    }
    cf.cond_br %16, ^bb3, ^bb4
    ^bb3:
      %21 = arith.constant 0 : i32
      %22 = arith.extsi %21 : i32 to i64
      func.return %22 : i64
    ^bb4:
      cf.br ^bb5
    ^bb5:
    %23 = func.call @gcd(%arg0, %arg1) : (i64, i64) -> i64
    %24 = arith.divsi %arg0, %23 : i64
    %25 = arith.muli %24, %arg1 : i64
    func.return %25 : i64
  }
  func.func @isqrt(%arg0: i64) -> i64 {
    %26 = arith.constant 2 : i32
    %28 = arith.extsi %26 : i32 to i64
    %27 = arith.cmpi slt, %arg0, %28 : i64
    cf.cond_br %27, ^bb6, ^bb7
    ^bb6:
      func.return %arg0 : i64
    ^bb7:
      cf.br ^bb8
    ^bb8:
    %29 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %30 = llvm.alloca %29 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %arg0, %30 : i64, !llvm.ptr
    %31 = llvm.load %30 : !llvm.ptr -> i64
    %32 = arith.constant 1 : i32
    %34 = arith.extsi %32 : i32 to i64
    %33 = arith.addi %31, %34 : i64
    %35 = arith.constant 2 : i32
    %37 = arith.extsi %35 : i32 to i64
    %36 = arith.divsi %33, %37 : i64
    %38 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %39 = llvm.alloca %38 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %36, %39 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb9
    ^bb9:
    %40 = llvm.load %39 : !llvm.ptr -> i64
    %41 = llvm.load %30 : !llvm.ptr -> i64
    %42 = arith.cmpi slt, %40, %41 : i64
    cf.cond_br %42, ^bb10, ^bb11
    ^bb10:
      %43 = llvm.load %39 : !llvm.ptr -> i64
      llvm.store %43, %30 : i64, !llvm.ptr
      %44 = llvm.load %30 : !llvm.ptr -> i64
      %45 = llvm.load %30 : !llvm.ptr -> i64
      %46 = arith.divsi %arg0, %45 : i64
      %47 = arith.addi %44, %46 : i64
      %48 = arith.constant 2 : i32
      %50 = arith.extsi %48 : i32 to i64
      %49 = arith.divsi %47, %50 : i64
      llvm.store %49, %39 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb9
    ^bb11:
    %51 = llvm.load %30 : !llvm.ptr -> i64
    func.return %51 : i64
  }
  func.func @mulmod(%arg0: i64, %arg1: i64, %arg2: i64) -> i64 {
    %52 = arith.remsi %arg0, %arg2 : i64
    %53 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %54 = llvm.alloca %53 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %52, %54 : i64, !llvm.ptr
    %55 = arith.remsi %arg1, %arg2 : i64
    %56 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %57 = llvm.alloca %56 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %55, %57 : i64, !llvm.ptr
    %58 = arith.constant 0 : i32
    %59 = arith.extsi %58 : i32 to i64
    %60 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %61 = llvm.alloca %60 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %59, %61 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb12
    ^bb12:
    %62 = llvm.load %57 : !llvm.ptr -> i64
    %63 = arith.constant 0 : i32
    %65 = arith.extsi %63 : i32 to i64
    %64 = arith.cmpi sgt, %62, %65 : i64
    cf.cond_br %64, ^bb13, ^bb14
    ^bb13:
      %66 = llvm.load %57 : !llvm.ptr -> i64
      %67 = arith.constant 2 : i32
      %69 = arith.extsi %67 : i32 to i64
      %68 = arith.remsi %66, %69 : i64
      %70 = arith.constant 1 : i32
      %72 = arith.extsi %70 : i32 to i64
      %71 = arith.cmpi eq, %68, %72 : i64
      cf.cond_br %71, ^bb15, ^bb16
      ^bb15:
        %73 = llvm.load %61 : !llvm.ptr -> i64
        %74 = llvm.load %54 : !llvm.ptr -> i64
        %75 = arith.addi %73, %74 : i64
        %76 = arith.remsi %75, %arg2 : i64
        llvm.store %76, %61 : i64, !llvm.ptr
        cf.br ^bb17
      ^bb16:
        cf.br ^bb17
      ^bb17:
      %77 = llvm.load %54 : !llvm.ptr -> i64
      %78 = arith.constant 2 : i32
      %80 = arith.extsi %78 : i32 to i64
      %79 = arith.muli %77, %80 : i64
      %81 = arith.remsi %79, %arg2 : i64
      llvm.store %81, %54 : i64, !llvm.ptr
      %82 = llvm.load %57 : !llvm.ptr -> i64
      %83 = arith.constant 2 : i32
      %85 = arith.extsi %83 : i32 to i64
      %84 = arith.divsi %82, %85 : i64
      llvm.store %84, %57 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb12
    ^bb14:
    %86 = llvm.load %61 : !llvm.ptr -> i64
    func.return %86 : i64
  }
  func.func @mod_pow(%arg0: i64, %arg1: i64, %arg2: i64) -> i64 {
    %87 = arith.constant 1 : i32
    %89 = arith.extsi %87 : i32 to i64
    %88 = arith.cmpi eq, %arg2, %89 : i64
    cf.cond_br %88, ^bb18, ^bb19
    ^bb18:
      %90 = arith.constant 0 : i32
      %91 = arith.extsi %90 : i32 to i64
      func.return %91 : i64
    ^bb19:
      cf.br ^bb20
    ^bb20:
    %92 = arith.constant 1 : i32
    %93 = arith.extsi %92 : i32 to i64
    %94 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %95 = llvm.alloca %94 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %93, %95 : i64, !llvm.ptr
    %96 = arith.remsi %arg0, %arg2 : i64
    %97 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %98 = llvm.alloca %97 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %96, %98 : i64, !llvm.ptr
    %99 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %100 = llvm.alloca %99 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %arg1, %100 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb21
    ^bb21:
    %101 = llvm.load %100 : !llvm.ptr -> i64
    %102 = arith.constant 0 : i32
    %104 = arith.extsi %102 : i32 to i64
    %103 = arith.cmpi sgt, %101, %104 : i64
    cf.cond_br %103, ^bb22, ^bb23
    ^bb22:
      %105 = llvm.load %100 : !llvm.ptr -> i64
      %106 = arith.constant 2 : i32
      %108 = arith.extsi %106 : i32 to i64
      %107 = arith.remsi %105, %108 : i64
      %109 = arith.constant 1 : i32
      %111 = arith.extsi %109 : i32 to i64
      %110 = arith.cmpi eq, %107, %111 : i64
      cf.cond_br %110, ^bb24, ^bb25
      ^bb24:
        %113 = llvm.load %95 : !llvm.ptr -> i64
        %114 = llvm.load %98 : !llvm.ptr -> i64
        %112 = func.call @mulmod(%113, %114, %arg2) : (i64, i64, i64) -> i64
        llvm.store %112, %95 : i64, !llvm.ptr
        cf.br ^bb26
      ^bb25:
        cf.br ^bb26
      ^bb26:
      %116 = llvm.load %98 : !llvm.ptr -> i64
      %117 = llvm.load %98 : !llvm.ptr -> i64
      %115 = func.call @mulmod(%116, %117, %arg2) : (i64, i64, i64) -> i64
      llvm.store %115, %98 : i64, !llvm.ptr
      %118 = llvm.load %100 : !llvm.ptr -> i64
      %119 = arith.constant 2 : i32
      %121 = arith.extsi %119 : i32 to i64
      %120 = arith.divsi %118, %121 : i64
      llvm.store %120, %100 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb21
    ^bb23:
    %122 = llvm.load %95 : !llvm.ptr -> i64
    func.return %122 : i64
  }
  func.func @is_prime(%arg0: i64) -> i1 {
    %123 = arith.constant 2 : i32
    %125 = arith.extsi %123 : i32 to i64
    %124 = arith.cmpi slt, %arg0, %125 : i64
    cf.cond_br %124, ^bb27, ^bb28
    ^bb27:
      %126 = arith.constant 0 : i1
      func.return %126 : i1
    ^bb28:
      cf.br ^bb29
    ^bb29:
    %127 = arith.constant 4 : i32
    %129 = arith.extsi %127 : i32 to i64
    %128 = arith.cmpi slt, %arg0, %129 : i64
    cf.cond_br %128, ^bb30, ^bb31
    ^bb30:
      %130 = arith.constant 1 : i1
      func.return %130 : i1
    ^bb31:
      cf.br ^bb32
    ^bb32:
    %131 = arith.constant 2 : i32
    %133 = arith.extsi %131 : i32 to i64
    %132 = arith.remsi %arg0, %133 : i64
    %134 = arith.constant 0 : i32
    %136 = arith.extsi %134 : i32 to i64
    %135 = arith.cmpi eq, %132, %136 : i64
    %137 = scf.if %135 -> (i1) {
      %138 = arith.constant true
      scf.yield %138 : i1
    } else {
      %139 = arith.constant 3 : i32
      %141 = arith.extsi %139 : i32 to i64
      %140 = arith.remsi %arg0, %141 : i64
      %142 = arith.constant 0 : i32
      %144 = arith.extsi %142 : i32 to i64
      %143 = arith.cmpi eq, %140, %144 : i64
      scf.yield %143 : i1
    }
    cf.cond_br %137, ^bb33, ^bb34
    ^bb33:
      %145 = arith.constant 0 : i1
      func.return %145 : i1
    ^bb34:
      cf.br ^bb35
    ^bb35:
    %146 = arith.constant 5 : i32
    %147 = arith.extsi %146 : i32 to i64
    %148 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %149 = llvm.alloca %148 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %147, %149 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb36
    ^bb36:
    %150 = llvm.load %149 : !llvm.ptr -> i64
    %151 = llvm.load %149 : !llvm.ptr -> i64
    %152 = arith.muli %150, %151 : i64
    %153 = arith.cmpi sle, %152, %arg0 : i64
    cf.cond_br %153, ^bb37, ^bb38
    ^bb37:
      %154 = llvm.load %149 : !llvm.ptr -> i64
      %155 = arith.remsi %arg0, %154 : i64
      %156 = arith.constant 0 : i32
      %158 = arith.extsi %156 : i32 to i64
      %157 = arith.cmpi eq, %155, %158 : i64
      %159 = scf.if %157 -> (i1) {
        %160 = arith.constant true
        scf.yield %160 : i1
      } else {
        %161 = llvm.load %149 : !llvm.ptr -> i64
        %162 = arith.constant 2 : i32
        %164 = arith.extsi %162 : i32 to i64
        %163 = arith.addi %161, %164 : i64
        %165 = arith.remsi %arg0, %163 : i64
        %166 = arith.constant 0 : i32
        %168 = arith.extsi %166 : i32 to i64
        %167 = arith.cmpi eq, %165, %168 : i64
        scf.yield %167 : i1
      }
      cf.cond_br %159, ^bb39, ^bb40
      ^bb39:
        %169 = arith.constant 0 : i1
        func.return %169 : i1
      ^bb40:
        cf.br ^bb41
      ^bb41:
      %170 = llvm.load %149 : !llvm.ptr -> i64
      %171 = arith.constant 6 : i32
      %173 = arith.extsi %171 : i32 to i64
      %172 = arith.addi %170, %173 : i64
      llvm.store %172, %149 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb36
    ^bb38:
    %174 = arith.constant 1 : i1
    func.return %174 : i1
  }
  func.func private @calloc(i64, i64) -> !llvm.ptr
  func.func private @free(!llvm.ptr) -> ()
  func.func @grouped_sum(%arg0: i64) -> i64 {
    %175 = arith.constant 0 : i32
    %177 = arith.extsi %175 : i32 to i64
    %176 = arith.cmpi sle, %arg0, %177 : i64
    cf.cond_br %176, ^bb42, ^bb43
    ^bb42:
      %178 = arith.constant 0 : i32
      %179 = arith.extsi %178 : i32 to i64
      func.return %179 : i64
    ^bb43:
      cf.br ^bb44
    ^bb44:
    %180 = arith.constant 0 : i32
    %181 = arith.extsi %180 : i32 to i64
    %182 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %183 = llvm.alloca %182 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %181, %183 : i64, !llvm.ptr
    %184 = arith.constant 1 : i32
    %185 = arith.extsi %184 : i32 to i64
    %186 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %187 = llvm.alloca %186 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %185, %187 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb45
    ^bb45:
    %188 = llvm.load %187 : !llvm.ptr -> i64
    %189 = arith.cmpi sle, %188, %arg0 : i64
    cf.cond_br %189, ^bb46, ^bb47
    ^bb46:
      %190 = llvm.load %187 : !llvm.ptr -> i64
      %191 = arith.divsi %arg0, %190 : i64
      %192 = arith.divsi %arg0, %191 : i64
      %193 = llvm.load %183 : !llvm.ptr -> i64
      %194 = llvm.load %187 : !llvm.ptr -> i64
      %195 = arith.addi %194, %192 : i64
      %196 = arith.muli %191, %195 : i64
      %197 = llvm.load %187 : !llvm.ptr -> i64
      %198 = arith.subi %192, %197 : i64
      %199 = arith.constant 1 : i32
      %201 = arith.extsi %199 : i32 to i64
      %200 = arith.addi %198, %201 : i64
      %202 = arith.muli %196, %200 : i64
      %203 = arith.constant 2 : i32
      %205 = arith.extsi %203 : i32 to i64
      %204 = arith.divsi %202, %205 : i64
      %206 = arith.addi %193, %204 : i64
      llvm.store %206, %183 : i64, !llvm.ptr
      %207 = arith.constant 1 : i32
      %209 = arith.extsi %207 : i32 to i64
      %208 = arith.addi %192, %209 : i64
      llvm.store %208, %187 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb45
    ^bb47:
    %210 = llvm.load %183 : !llvm.ptr -> i64
    func.return %210 : i64
  }
  func.func @lookup_F(%arg0: i64, %arg1: !llvm.ptr, %arg2: !llvm.ptr, %arg3: i32) -> i64 {
    %211 = arith.constant 0 : i32
    %212 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %213 = llvm.alloca %212 x i32 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %211, %213 : i32, !llvm.ptr
    %214 = arith.constant 1 : i32
    %215 = arith.subi %arg3, %214 : i32
    %216 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %217 = llvm.alloca %216 x i32 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %215, %217 : i32, !llvm.ptr
    cf.br ^bb48
    ^bb48:
    %218 = llvm.load %213 : !llvm.ptr -> i32
    %219 = llvm.load %217 : !llvm.ptr -> i32
    %220 = arith.cmpi sle, %218, %219 : i32
    cf.cond_br %220, ^bb49, ^bb50
    ^bb49:
      %221 = llvm.load %213 : !llvm.ptr -> i32
      %222 = llvm.load %217 : !llvm.ptr -> i32
      %223 = arith.addi %221, %222 : i32
      %224 = arith.constant 2 : i32
      %225 = arith.divsi %223, %224 : i32
      %227 = arith.extsi %225 : i32 to i64
      %228 = llvm.getelementptr %arg1[%227] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %226 = llvm.load %228 : !llvm.ptr -> i64
      %229 = arith.cmpi eq, %226, %arg0 : i64
      cf.cond_br %229, ^bb51, ^bb52
      ^bb51:
        %231 = arith.extsi %225 : i32 to i64
        %232 = llvm.getelementptr %arg2[%231] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %230 = llvm.load %232 : !llvm.ptr -> i64
        func.return %230 : i64
      ^bb52:
        cf.br ^bb53
      ^bb53:
      %234 = arith.extsi %225 : i32 to i64
      %235 = llvm.getelementptr %arg1[%234] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %233 = llvm.load %235 : !llvm.ptr -> i64
      %236 = arith.cmpi slt, %233, %arg0 : i64
      cf.cond_br %236, ^bb54, ^bb55
      ^bb54:
        %237 = arith.constant 1 : i32
        %238 = arith.addi %225, %237 : i32
        llvm.store %238, %213 : i32, !llvm.ptr
        cf.br ^bb56
      ^bb55:
        %239 = arith.constant 1 : i32
        %240 = arith.subi %225, %239 : i32
        llvm.store %240, %217 : i32, !llvm.ptr
        cf.br ^bb56
      ^bb56:
      cf.br ^bb48
    ^bb50:
    %241 = func.call @grouped_sum(%arg0) : (i64) -> i64
    func.return %241 : i64
  }
  func.func @main() -> i32 {
    %242 = arith.constant 100000000 : i32
    %243 = arith.extsi %242 : i32 to i64
    %244 = arith.constant 40000 : i32
    %246 = arith.extsi %244 : i32 to i64
    %247 = arith.constant 8 : i32
    %248 = arith.extsi %247 : i32 to i64
    %245 = func.call @calloc(%246, %248) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %250 = arith.extsi %244 : i32 to i64
    %251 = arith.constant 8 : i32
    %252 = arith.extsi %251 : i32 to i64
    %249 = func.call @calloc(%250, %252) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %253 = llvm.mlir.zero : !llvm.ptr
    %254 = llvm.icmp "eq" %245, %253 : !llvm.ptr
    %255 = scf.if %254 -> (i1) {
      %256 = arith.constant true
      scf.yield %256 : i1
    } else {
      %257 = llvm.mlir.zero : !llvm.ptr
      %258 = llvm.icmp "eq" %249, %257 : !llvm.ptr
      scf.yield %258 : i1
    }
    cf.cond_br %255, ^bb57, ^bb58
    ^bb57:
      %259 = arith.constant 1 : i32
      func.return %259 : i32
    ^bb58:
      cf.br ^bb59
    ^bb59:
    %260 = arith.constant 0 : i32
    %261 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %262 = llvm.alloca %261 x i32 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %260, %262 : i32, !llvm.ptr
    %263 = arith.constant 1 : i32
    %264 = arith.extsi %263 : i32 to i64
    %265 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %266 = llvm.alloca %265 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %264, %266 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb60
    ^bb60:
    %267 = llvm.load %266 : !llvm.ptr -> i64
    %268 = arith.cmpi sle, %267, %243 : i64
    cf.cond_br %268, ^bb61, ^bb62
    ^bb61:
      %269 = llvm.load %266 : !llvm.ptr -> i64
      %270 = arith.divsi %243, %269 : i64
      %271 = llvm.load %262 : !llvm.ptr -> i32
      %272 = arith.extsi %271 : i32 to i64
      %273 = llvm.getelementptr %245[%272] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %270, %273 : i64, !llvm.ptr
      %274 = func.call @grouped_sum(%270) : (i64) -> i64
      %275 = llvm.load %262 : !llvm.ptr -> i32
      %276 = arith.extsi %275 : i32 to i64
      %277 = llvm.getelementptr %249[%276] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %274, %277 : i64, !llvm.ptr
      %278 = llvm.load %262 : !llvm.ptr -> i32
      %279 = arith.constant 1 : i32
      %280 = arith.addi %278, %279 : i32
      llvm.store %280, %262 : i32, !llvm.ptr
      %281 = arith.divsi %243, %270 : i64
      %282 = arith.constant 1 : i32
      %284 = arith.extsi %282 : i32 to i64
      %283 = arith.addi %281, %284 : i64
      llvm.store %283, %266 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb60
    ^bb62:
    %285 = arith.constant 0 : i32
    %286 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %287 = llvm.alloca %286 x i32 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %285, %287 : i32, !llvm.ptr
    cf.br ^bb63
    ^bb63:
    %288 = llvm.load %287 : !llvm.ptr -> i32
    %289 = llvm.load %262 : !llvm.ptr -> i32
    %290 = arith.constant 2 : i32
    %291 = arith.divsi %289, %290 : i32
    %292 = arith.cmpi slt, %288, %291 : i32
    cf.cond_br %292, ^bb64, ^bb65
    ^bb64:
      %293 = llvm.load %262 : !llvm.ptr -> i32
      %294 = arith.constant 1 : i32
      %295 = arith.subi %293, %294 : i32
      %296 = llvm.load %287 : !llvm.ptr -> i32
      %297 = arith.subi %295, %296 : i32
      %299 = llvm.load %287 : !llvm.ptr -> i32
      %300 = arith.extsi %299 : i32 to i64
      %301 = llvm.getelementptr %245[%300] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %298 = llvm.load %301 : !llvm.ptr -> i64
      %303 = arith.extsi %297 : i32 to i64
      %304 = llvm.getelementptr %245[%303] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %302 = llvm.load %304 : !llvm.ptr -> i64
      %305 = llvm.load %287 : !llvm.ptr -> i32
      %306 = arith.extsi %305 : i32 to i64
      %307 = llvm.getelementptr %245[%306] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %302, %307 : i64, !llvm.ptr
      %308 = arith.extsi %297 : i32 to i64
      %309 = llvm.getelementptr %245[%308] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %298, %309 : i64, !llvm.ptr
      %311 = llvm.load %287 : !llvm.ptr -> i32
      %312 = arith.extsi %311 : i32 to i64
      %313 = llvm.getelementptr %249[%312] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %310 = llvm.load %313 : !llvm.ptr -> i64
      %315 = arith.extsi %297 : i32 to i64
      %316 = llvm.getelementptr %249[%315] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %314 = llvm.load %316 : !llvm.ptr -> i64
      %317 = llvm.load %287 : !llvm.ptr -> i32
      %318 = arith.extsi %317 : i32 to i64
      %319 = llvm.getelementptr %249[%318] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %314, %319 : i64, !llvm.ptr
      %320 = arith.extsi %297 : i32 to i64
      %321 = llvm.getelementptr %249[%320] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %310, %321 : i64, !llvm.ptr
      %322 = llvm.load %287 : !llvm.ptr -> i32
      %323 = arith.constant 1 : i32
      %324 = arith.addi %322, %323 : i32
      llvm.store %324, %287 : i32, !llvm.ptr
      cf.br ^bb63
    ^bb65:
    %326 = llvm.load %262 : !llvm.ptr -> i32
    %325 = func.call @lookup_F(%243, %245, %249, %326) : (i64, !llvm.ptr, !llvm.ptr, i32) -> i64
    %327 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %328 = llvm.alloca %327 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %325, %328 : i64, !llvm.ptr
    %329 = llvm.load %328 : !llvm.ptr -> i64
    %330 = arith.constant 2 : i32
    %332 = arith.constant 2 : i32
    %334 = arith.extsi %332 : i32 to i64
    %333 = arith.divsi %243, %334 : i64
    %335 = llvm.load %262 : !llvm.ptr -> i32
    %331 = func.call @lookup_F(%333, %245, %249, %335) : (i64, !llvm.ptr, !llvm.ptr, i32) -> i64
    %337 = arith.extsi %330 : i32 to i64
    %336 = arith.muli %337, %331 : i64
    %338 = arith.addi %329, %336 : i64
    llvm.store %338, %328 : i64, !llvm.ptr
    %340 = arith.constant 2 : i32
    %342 = arith.extsi %340 : i32 to i64
    %341 = arith.divsi %243, %342 : i64
    %339 = func.call @isqrt(%341) : (i64) -> i64
    %343 = arith.constant 1 : i32
    %344 = arith.extsi %343 : i32 to i64
    %345 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %346 = llvm.alloca %345 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %344, %346 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb66
    ^bb66:
    %347 = llvm.load %346 : !llvm.ptr -> i64
    %348 = arith.cmpi sle, %347, %339 : i64
    cf.cond_br %348, ^bb67, ^bb68
    ^bb67:
      %349 = llvm.load %346 : !llvm.ptr -> i64
      %350 = llvm.load %346 : !llvm.ptr -> i64
      %351 = arith.muli %349, %350 : i64
      %352 = llvm.load %346 : !llvm.ptr -> i64
      %353 = arith.constant 1 : i32
      %355 = arith.extsi %353 : i32 to i64
      %354 = arith.addi %352, %355 : i64
      %356 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
      %357 = llvm.alloca %356 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
      llvm.store %354, %357 : i64, !llvm.ptr
      %359 = arith.subi %243, %351 : i64
      %358 = func.call @isqrt(%359) : (i64) -> i64
      cf.br ^bb69
      ^bb69:
      %360 = llvm.load %357 : !llvm.ptr -> i64
      %361 = arith.cmpi sle, %360, %358 : i64
      cf.cond_br %361, ^bb70, ^bb71
      ^bb70:
        %363 = llvm.load %346 : !llvm.ptr -> i64
        %364 = llvm.load %357 : !llvm.ptr -> i64
        %362 = func.call @gcd(%363, %364) : (i64, i64) -> i64
        %365 = arith.constant 1 : i32
        %367 = arith.extsi %365 : i32 to i64
        %366 = arith.cmpi eq, %362, %367 : i64
        cf.cond_br %366, ^bb72, ^bb73
        ^bb72:
          %368 = llvm.load %357 : !llvm.ptr -> i64
          %369 = llvm.load %357 : !llvm.ptr -> i64
          %370 = arith.muli %368, %369 : i64
          %371 = arith.addi %351, %370 : i64
          %372 = llvm.load %328 : !llvm.ptr -> i64
          %373 = arith.constant 2 : i32
          %374 = llvm.load %346 : !llvm.ptr -> i64
          %375 = llvm.load %357 : !llvm.ptr -> i64
          %376 = arith.addi %374, %375 : i64
          %378 = arith.extsi %373 : i32 to i64
          %377 = arith.muli %378, %376 : i64
          %380 = arith.divsi %243, %371 : i64
          %381 = llvm.load %262 : !llvm.ptr -> i32
          %379 = func.call @lookup_F(%380, %245, %249, %381) : (i64, !llvm.ptr, !llvm.ptr, i32) -> i64
          %382 = arith.muli %377, %379 : i64
          %383 = arith.addi %372, %382 : i64
          llvm.store %383, %328 : i64, !llvm.ptr
          cf.br ^bb74
        ^bb73:
          cf.br ^bb74
        ^bb74:
        %384 = llvm.load %357 : !llvm.ptr -> i64
        %385 = arith.constant 1 : i32
        %387 = arith.extsi %385 : i32 to i64
        %386 = arith.addi %384, %387 : i64
        llvm.store %386, %357 : i64, !llvm.ptr
        cf.br ^bb69
      ^bb71:
      %388 = llvm.load %346 : !llvm.ptr -> i64
      %389 = arith.constant 1 : i32
      %391 = arith.extsi %389 : i32 to i64
      %390 = arith.addi %388, %391 : i64
      llvm.store %390, %346 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb66
    ^bb68:
    %392 = llvm.mlir.addressof @str_0 : !llvm.ptr
    %393 = llvm.load %328 : !llvm.ptr -> i64
    %394 = llvm.call @printf(%392, %393) vararg(!llvm.func<i32 (ptr, ...)>) : (!llvm.ptr, i64) -> i32
    func.call @free(%245) : (!llvm.ptr) -> ()
    func.call @free(%249) : (!llvm.ptr) -> ()
    %397 = arith.constant 0 : i32
    func.return %397 : i32
  }
}