Problem 203

Sum of distinct squarefree numbers in first 51 Pascal rows.

View problem on Project Euler

Performance comparison

Flow source

# Project Euler 203
# Sum of distinct squarefree numbers in first 51 Pascal rows.

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

function is_squarefree(x: i64, max_p: i64) -> bool {
    let mut p: i64 = 2
    while p <= max_p {
        if x % (p * p) == 0 { return false }
        p = p + 1
    }
    return true
}

function main() -> i32 {
    let ROWS: i32 = 51
    let vals: ptr<i64> = calloc(2000, 8)
    let mut vc: i64 = 0
    vals[0] = 1
    vc = 1

    let cur: ptr<i64> = calloc(ROWS + 2, 8)
    let nxt: ptr<i64> = calloc(ROWS + 2, 8)
    if cur == null || nxt == null || vals == null { return 1 }
    cur[0] = 1
    let mut len: i32 = 1

    let mut row: i32 = 1
    while row < ROWS {
        nxt[0] = 1
        let mut col: i32 = 1
        while col < len {
            nxt[col] = cur[col - 1] + cur[col]
            col = col + 1
        }
        nxt[len] = 1
        len = len + 1

        col = 1
        while col <= len / 2 {
            let x: i64 = nxt[col]
            if is_squarefree(x, ROWS as i64) {
                let mut found: bool = false
                let mut k: i64 = 0
                while k < vc {
                    if vals[k] == x { found = true; break }
                    k = k + 1
                }
                if !found {
                    vals[vc] = x
                    vc = vc + 1
                }
            }
            col = col + 1
        }

        col = 0
        while col < len {
            cur[col] = nxt[col]
            col = col + 1
        }
        row = row + 1
    }

    let mut total: i64 = 0
    let mut k: i64 = 0
    while k < vc {
        total = total + vals[k]
        k = k + 1
    }
    printf("%lld\n", total)
    free(vals); free(cur); free(nxt)
    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; }

bool is_squarefree_i64_i64(int64_t x, int64_t max_p);
int32_t main(void);



bool is_squarefree_i64_i64(int64_t x, int64_t max_p) {
    int64_t p = 2;
    while (p <= max_p) {
        if (FLOW_CHECKED_MOD((x), ((p * p))) == 0) {
            return 0;
        }
        p = (p + 1);
    }
    return 1;
}

int32_t main(void) {
    int32_t ROWS = 51;
    int64_t* vals = (int64_t*)(calloc(2000, 8));
    int64_t vc = 0;
    vals[0] = 1;
    vc = 1;
    int64_t* cur = (int64_t*)(calloc((ROWS + 2), 8));
    int64_t* nxt = (int64_t*)(calloc((ROWS + 2), 8));
    if (((cur == NULL || nxt == NULL) || vals == NULL)) {
        return 1;
    }
    cur[0] = 1;
    int32_t len = 1;
    int32_t row = 1;
    while (row < ROWS) {
        nxt[0] = 1;
        int32_t col = 1;
        while (col < len) {
            nxt[col] = (cur[(col - 1)] + cur[col]);
            col = (col + 1);
        }
        nxt[len] = 1;
        len = (len + 1);
        col = 1;
        while (col <= FLOW_CHECKED_DIV((len), (2))) {
            int64_t x = nxt[col];
            if (is_squarefree_i64_i64(x, ((int64_t)(ROWS)))) {
                bool found = 0;
                int64_t k = 0;
                while (k < vc) {
                    if (vals[k] == x) {
                        found = 1;
                        break;
                    }
                    k = (k + 1);
                }
                if ((!(found))) {
                    vals[vc] = x;
                    vc = (vc + 1);
                }
            }
            col = (col + 1);
        }
        col = 0;
        while (col < len) {
            cur[col] = nxt[col];
            col = (col + 1);
        }
        row = (row + 1);
    }
    int64_t total = 0;
    int64_t k = 0;
    while (k < vc) {
        total = (total + vals[k]);
        k = (k + 1);
    }
    printf("%lld\n", total);
    free(vals);
    free(cur);
    free(nxt);
    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 private @calloc(i64, i64) -> !llvm.ptr
  func.func private @free(!llvm.ptr) -> ()
  func.func @is_squarefree(%arg0: i64, %arg1: i64) -> i1 {
    %0 = arith.constant 2 : i32
    %1 = arith.extsi %0 : i32 to i64
    %2 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %3 = llvm.alloca %2 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %1, %3 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb0
    ^bb0:
    %4 = llvm.load %3 : !llvm.ptr -> i64
    %5 = arith.cmpi sle, %4, %arg1 : i64
    cf.cond_br %5, ^bb1, ^bb2
    ^bb1:
      %6 = llvm.load %3 : !llvm.ptr -> i64
      %7 = llvm.load %3 : !llvm.ptr -> i64
      %8 = arith.muli %6, %7 : i64
      %9 = arith.remsi %arg0, %8 : i64
      %10 = arith.constant 0 : i32
      %12 = arith.extsi %10 : i32 to i64
      %11 = arith.cmpi eq, %9, %12 : i64
      cf.cond_br %11, ^bb3, ^bb4
      ^bb3:
        %13 = arith.constant 0 : i1
        func.return %13 : i1
      ^bb4:
        cf.br ^bb5
      ^bb5:
      %14 = llvm.load %3 : !llvm.ptr -> i64
      %15 = arith.constant 1 : i32
      %17 = arith.extsi %15 : i32 to i64
      %16 = arith.addi %14, %17 : i64
      llvm.store %16, %3 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb0
    ^bb2:
    %18 = arith.constant 1 : i1
    func.return %18 : i1
  }
  func.func @main() -> i32 {
    %19 = arith.constant 51 : i32
    %21 = arith.constant 2000 : i32
    %22 = arith.constant 8 : i32
    %23 = arith.extsi %21 : i32 to i64
    %24 = arith.extsi %22 : i32 to i64
    %20 = func.call @calloc(%23, %24) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %25 = arith.constant 0 : i32
    %26 = arith.extsi %25 : i32 to i64
    %27 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %28 = llvm.alloca %27 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %26, %28 : i64, !llvm.ptr
    %29 = arith.constant 1 : i32
    %30 = arith.constant 0 : i32
    %31 = arith.extsi %29 : i32 to i64
    %32 = arith.extsi %30 : i32 to i64
    %33 = llvm.getelementptr %20[%32] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %31, %33 : i64, !llvm.ptr
    %34 = arith.constant 1 : i32
    %35 = arith.extsi %34 : i32 to i64
    llvm.store %35, %28 : i64, !llvm.ptr
    %37 = arith.constant 2 : i32
    %38 = arith.addi %19, %37 : i32
    %39 = arith.constant 8 : i32
    %40 = arith.extsi %38 : i32 to i64
    %41 = arith.extsi %39 : i32 to i64
    %36 = func.call @calloc(%40, %41) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %43 = arith.constant 2 : i32
    %44 = arith.addi %19, %43 : i32
    %45 = arith.constant 8 : i32
    %46 = arith.extsi %44 : i32 to i64
    %47 = arith.extsi %45 : i32 to i64
    %42 = func.call @calloc(%46, %47) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %48 = llvm.mlir.zero : !llvm.ptr
    %49 = llvm.icmp "eq" %36, %48 : !llvm.ptr
    %50 = scf.if %49 -> (i1) {
      %51 = arith.constant true
      scf.yield %51 : i1
    } else {
      %52 = llvm.mlir.zero : !llvm.ptr
      %53 = llvm.icmp "eq" %42, %52 : !llvm.ptr
      scf.yield %53 : i1
    }
    %54 = scf.if %50 -> (i1) {
      %55 = arith.constant true
      scf.yield %55 : i1
    } else {
      %56 = llvm.mlir.zero : !llvm.ptr
      %57 = llvm.icmp "eq" %20, %56 : !llvm.ptr
      scf.yield %57 : i1
    }
    cf.cond_br %54, ^bb6, ^bb7
    ^bb6:
      %58 = arith.constant 1 : i32
      func.return %58 : i32
    ^bb7:
      cf.br ^bb8
    ^bb8:
    %59 = arith.constant 1 : i32
    %60 = arith.constant 0 : i32
    %61 = arith.extsi %59 : i32 to i64
    %62 = arith.extsi %60 : i32 to i64
    %63 = llvm.getelementptr %36[%62] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %61, %63 : i64, !llvm.ptr
    %64 = arith.constant 1 : i32
    %65 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %66 = llvm.alloca %65 x i32 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %64, %66 : i32, !llvm.ptr
    %67 = arith.constant 1 : i32
    %68 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %69 = llvm.alloca %68 x i32 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %67, %69 : i32, !llvm.ptr
    cf.br ^bb9
    ^bb9:
    %70 = llvm.load %69 : !llvm.ptr -> i32
    %71 = arith.cmpi slt, %70, %19 : i32
    cf.cond_br %71, ^bb10, ^bb11
    ^bb10:
      %72 = arith.constant 1 : i32
      %73 = arith.constant 0 : i32
      %74 = arith.extsi %72 : i32 to i64
      %75 = arith.extsi %73 : i32 to i64
      %76 = llvm.getelementptr %42[%75] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %74, %76 : i64, !llvm.ptr
      %77 = arith.constant 1 : i32
      %78 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
      %79 = llvm.alloca %78 x i32 : (i64) -> !llvm.ptr
      llvm.store %77, %79 : i32, !llvm.ptr
      cf.br ^bb12
      ^bb12:
      %80 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
      %81 = llvm.load %66 : !llvm.ptr -> i32
      %82 = arith.cmpi slt, %80, %81 : i32
      cf.cond_br %82, ^bb13, ^bb14
      ^bb13:
        %84 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %85 = arith.constant 1 : i32
        %86 = arith.subi %84, %85 : i32
        %87 = arith.extsi %86 : i32 to i64
        %88 = llvm.getelementptr %36[%87] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %83 = llvm.load %88 : !llvm.ptr -> i64
        %90 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %91 = arith.extsi %90 : i32 to i64
        %92 = llvm.getelementptr %36[%91] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %89 = llvm.load %92 : !llvm.ptr -> i64
        %93 = arith.addi %83, %89 : i64
        %94 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %95 = arith.extsi %94 : i32 to i64
        %96 = llvm.getelementptr %42[%95] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        llvm.store %93, %96 : i64, !llvm.ptr
        %97 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %98 = arith.constant 1 : i32
        %99 = arith.addi %97, %98 : i32
        llvm.store %99, %79 : i32, !llvm.ptr
        cf.br ^bb12
      ^bb14:
      %100 = arith.constant 1 : i32
      %101 = llvm.load %66 : !llvm.ptr -> i32
      %102 = arith.extsi %100 : i32 to i64
      %103 = arith.extsi %101 : i32 to i64
      %104 = llvm.getelementptr %42[%103] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %102, %104 : i64, !llvm.ptr
      %105 = llvm.load %66 : !llvm.ptr -> i32
      %106 = arith.constant 1 : i32
      %107 = arith.addi %105, %106 : i32
      llvm.store %107, %66 : i32, !llvm.ptr
      %108 = arith.constant 1 : i32
      llvm.store %108, %79 : i32, !llvm.ptr
      cf.br ^bb15
      ^bb15:
      %109 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
      %110 = llvm.load %66 : !llvm.ptr -> i32
      %111 = arith.constant 2 : i32
      %112 = arith.divsi %110, %111 : i32
      %113 = arith.cmpi sle, %109, %112 : i32
      cf.cond_br %113, ^bb16, ^bb17
      ^bb16:
        %115 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %116 = arith.extsi %115 : i32 to i64
        %117 = llvm.getelementptr %42[%116] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %114 = llvm.load %117 : !llvm.ptr -> i64
        %119 = arith.extsi %19 : i32 to i64
        %118 = func.call @is_squarefree(%114, %119) : (i64, i64) -> i1
        cf.cond_br %118, ^bb18, ^bb19
        ^bb18:
          %120 = arith.constant 0 : i1
          %121 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
          %122 = llvm.alloca %121 x i1 : (i64) -> !llvm.ptr
          llvm.store %120, %122 : i1, !llvm.ptr
          %123 = arith.constant 0 : i32
          %124 = arith.extsi %123 : i32 to i64
          %125 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
          %126 = llvm.alloca %125 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
          llvm.store %124, %126 : i64, !llvm.ptr
          cf.br ^bb21
          ^bb21:
          %127 = llvm.load %126 : !llvm.ptr -> i64
          %128 = llvm.load %28 : !llvm.ptr -> i64
          %129 = arith.cmpi slt, %127, %128 : i64
          cf.cond_br %129, ^bb22, ^bb23
          ^bb22:
            %131 = llvm.load %126 : !llvm.ptr -> i64
            %132 = llvm.getelementptr %20[%131] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
            %130 = llvm.load %132 : !llvm.ptr -> i64
            %133 = arith.cmpi eq, %130, %114 : i64
            cf.cond_br %133, ^bb24, ^bb25
            ^bb24:
              %134 = arith.constant 1 : i1
              llvm.store %134, %122 : i1, !llvm.ptr
              cf.br ^bb23
            ^bb25:
              cf.br ^bb26
            ^bb26:
            %135 = llvm.load %126 : !llvm.ptr -> i64
            %136 = arith.constant 1 : i32
            %138 = arith.extsi %136 : i32 to i64
            %137 = arith.addi %135, %138 : i64
            llvm.store %137, %126 : i64, !llvm.ptr
            cf.br ^bb21
          ^bb23:
          %139 = llvm.load %122 : !llvm.ptr -> i1
          %141 = arith.constant 1 : i1
          %140 = arith.xori %139, %141 : i1
          cf.cond_br %140, ^bb27, ^bb28
          ^bb27:
            %143 = llvm.load %28 : !llvm.ptr -> i64
            %144 = llvm.getelementptr %20[%143] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
            llvm.store %114, %144 : i64, !llvm.ptr
            %145 = llvm.load %28 : !llvm.ptr -> i64
            %146 = arith.constant 1 : i32
            %148 = arith.extsi %146 : i32 to i64
            %147 = arith.addi %145, %148 : i64
            llvm.store %147, %28 : i64, !llvm.ptr
            cf.br ^bb29
          ^bb28:
            cf.br ^bb29
          ^bb29:
          cf.br ^bb20
        ^bb19:
          cf.br ^bb20
        ^bb20:
        %149 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %150 = arith.constant 1 : i32
        %151 = arith.addi %149, %150 : i32
        llvm.store %151, %79 : i32, !llvm.ptr
        cf.br ^bb15
      ^bb17:
      %152 = arith.constant 0 : i32
      llvm.store %152, %79 : i32, !llvm.ptr
      cf.br ^bb30
      ^bb30:
      %153 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
      %154 = llvm.load %66 : !llvm.ptr -> i32
      %155 = arith.cmpi slt, %153, %154 : i32
      cf.cond_br %155, ^bb31, ^bb32
      ^bb31:
        %157 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %158 = arith.extsi %157 : i32 to i64
        %159 = llvm.getelementptr %42[%158] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %156 = llvm.load %159 : !llvm.ptr -> i64
        %160 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %161 = arith.extsi %160 : i32 to i64
        %162 = llvm.getelementptr %36[%161] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        llvm.store %156, %162 : i64, !llvm.ptr
        %163 = llvm.load %79 : !llvm.ptr -> i32
        %164 = arith.constant 1 : i32
        %165 = arith.addi %163, %164 : i32
        llvm.store %165, %79 : i32, !llvm.ptr
        cf.br ^bb30
      ^bb32:
      %166 = llvm.load %69 : !llvm.ptr -> i32
      %167 = arith.constant 1 : i32
      %168 = arith.addi %166, %167 : i32
      llvm.store %168, %69 : i32, !llvm.ptr
      cf.br ^bb9
    ^bb11:
    %169 = arith.constant 0 : i32
    %170 = arith.extsi %169 : i32 to i64
    %171 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %172 = llvm.alloca %171 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %170, %172 : i64, !llvm.ptr
    %173 = arith.constant 0 : i32
    %174 = arith.extsi %173 : i32 to i64
    %175 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %176 = llvm.alloca %175 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %174, %176 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb33
    ^bb33:
    %177 = llvm.load %176 : !llvm.ptr -> i64
    %178 = llvm.load %28 : !llvm.ptr -> i64
    %179 = arith.cmpi slt, %177, %178 : i64
    cf.cond_br %179, ^bb34, ^bb35
    ^bb34:
      %180 = llvm.load %172 : !llvm.ptr -> i64
      %182 = llvm.load %176 : !llvm.ptr -> i64
      %183 = llvm.getelementptr %20[%182] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %181 = llvm.load %183 : !llvm.ptr -> i64
      %184 = arith.addi %180, %181 : i64
      llvm.store %184, %172 : i64, !llvm.ptr
      %185 = llvm.load %176 : !llvm.ptr -> i64
      %186 = arith.constant 1 : i32
      %188 = arith.extsi %186 : i32 to i64
      %187 = arith.addi %185, %188 : i64
      llvm.store %187, %176 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb33
    ^bb35:
    %189 = llvm.mlir.addressof @str_0 : !llvm.ptr
    %190 = llvm.load %172 : !llvm.ptr -> i64
    %191 = llvm.call @printf(%189, %190) vararg(!llvm.func<i32 (ptr, ...)>) : (!llvm.ptr, i64) -> i32
    func.call @free(%20) : (!llvm.ptr) -> ()
    func.call @free(%36) : (!llvm.ptr) -> ()
    func.call @free(%42) : (!llvm.ptr) -> ()
    %195 = arith.constant 0 : i32
    func.return %195 : i32
  }
}