Problem 692

Siegbert and Jo: G(n)=sum H(k) via Fibonacci/Zeckendorf recurrence.

View problem on Project Euler

Performance comparison

Flow source

# Project Euler 692
# Siegbert and Jo: G(n)=sum H(k) via Fibonacci/Zeckendorf recurrence.

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

function main() -> i32 {
    let n: i64 = 23416728348467685
    let fib: ptr<i64> = calloc(128, 8)
    fib[0] = 1
    fib[1] = 2
    let mut flen: i64 = 2
    while fib[flen - 1] <= n {
        fib[flen] = fib[flen - 1] + fib[flen - 2]
        flen = flen + 1
    }
    let prefix: ptr<i64> = calloc(flen, 8)
    prefix[0] = 0
    if flen > 1 { prefix[1] = 1 }
    let mut i: i64 = 1
    while i < flen - 1 {
        prefix[i + 1] = prefix[i] + fib[i] + prefix[i - 1]
        i = i + 1
    }
    # iterative stack-based G(x)
    let mut ans: i64 = 0
    let mut x: i64 = n
    while x > 0 {
        # largest fib[i] <= x
        let mut lo: i64 = 0
        let mut hi: i64 = flen - 1
        while lo < hi {
            let mid: i64 = (lo + hi + 1) / 2
            if fib[mid] <= x { lo = mid } else { hi = mid - 1 }
        }
        ans = ans + prefix[lo] + fib[lo]
        x = x - fib[lo]
    }
    printf("%lld\n", ans)
    free(fib)
    free(prefix)
    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; }

int32_t main(void);



int32_t main(void) {
    int64_t n = 23416728348467685;
    int64_t* fib = (int64_t*)(calloc(128, 8));
    fib[0] = 1;
    fib[1] = 2;
    int64_t flen = 2;
    while (fib[(flen - 1)] <= n) {
        fib[flen] = (fib[(flen - 1)] + fib[(flen - 2)]);
        flen = (flen + 1);
    }
    int64_t* prefix = (int64_t*)(calloc(flen, 8));
    prefix[0] = 0;
    if (flen > 1) {
        prefix[1] = 1;
    }
    int64_t i = 1;
    while (i < (flen - 1)) {
        prefix[(i + 1)] = ((prefix[i] + fib[i]) + prefix[(i - 1)]);
        i = (i + 1);
    }
    int64_t ans = 0;
    int64_t x = n;
    while (x > 0) {
        int64_t lo = 0;
        int64_t hi = (flen - 1);
        while (lo < hi) {
            int64_t mid = FLOW_CHECKED_DIV((((lo + hi) + 1)), (2));
            if (fib[mid] <= x) {
                lo = mid;
            } else {
                hi = (mid - 1);
            }
        }
        ans = ((ans + prefix[lo]) + fib[lo]);
        x = (x - fib[lo]);
    }
    printf("%lld\n", ans);
    free(fib);
    free(prefix);
    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 @main() -> i32 {
    %0 = arith.constant 23416724053500389 : i32
    %1 = arith.extsi %0 : i32 to i64
    %3 = arith.constant 128 : i32
    %4 = arith.constant 8 : i32
    %5 = arith.extsi %3 : i32 to i64
    %6 = arith.extsi %4 : i32 to i64
    %2 = func.call @calloc(%5, %6) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %7 = arith.constant 1 : i32
    %8 = arith.constant 0 : i32
    %9 = arith.extsi %7 : i32 to i64
    %10 = arith.extsi %8 : i32 to i64
    %11 = llvm.getelementptr %2[%10] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %9, %11 : i64, !llvm.ptr
    %12 = arith.constant 2 : i32
    %13 = arith.constant 1 : i32
    %14 = arith.extsi %12 : i32 to i64
    %15 = arith.extsi %13 : i32 to i64
    %16 = llvm.getelementptr %2[%15] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %14, %16 : i64, !llvm.ptr
    %17 = arith.constant 2 : i32
    %18 = arith.extsi %17 : i32 to i64
    %19 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %20 = llvm.alloca %19 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %18, %20 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb0
    ^bb0:
    %22 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
    %23 = arith.constant 1 : i32
    %25 = arith.extsi %23 : i32 to i64
    %24 = arith.subi %22, %25 : i64
    %26 = llvm.getelementptr %2[%24] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    %21 = llvm.load %26 : !llvm.ptr -> i64
    %27 = arith.cmpi sle, %21, %1 : i64
    cf.cond_br %27, ^bb1, ^bb2
    ^bb1:
      %29 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
      %30 = arith.constant 1 : i32
      %32 = arith.extsi %30 : i32 to i64
      %31 = arith.subi %29, %32 : i64
      %33 = llvm.getelementptr %2[%31] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %28 = llvm.load %33 : !llvm.ptr -> i64
      %35 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
      %36 = arith.constant 2 : i32
      %38 = arith.extsi %36 : i32 to i64
      %37 = arith.subi %35, %38 : i64
      %39 = llvm.getelementptr %2[%37] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %34 = llvm.load %39 : !llvm.ptr -> i64
      %40 = arith.addi %28, %34 : i64
      %41 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
      %42 = llvm.getelementptr %2[%41] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %40, %42 : i64, !llvm.ptr
      %43 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
      %44 = arith.constant 1 : i32
      %46 = arith.extsi %44 : i32 to i64
      %45 = arith.addi %43, %46 : i64
      llvm.store %45, %20 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb0
    ^bb2:
    %48 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
    %49 = arith.constant 8 : i32
    %50 = arith.extsi %49 : i32 to i64
    %47 = func.call @calloc(%48, %50) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %51 = arith.constant 0 : i32
    %52 = arith.constant 0 : i32
    %53 = arith.extsi %51 : i32 to i64
    %54 = arith.extsi %52 : i32 to i64
    %55 = llvm.getelementptr %47[%54] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %53, %55 : i64, !llvm.ptr
    %56 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
    %57 = arith.constant 1 : i32
    %59 = arith.extsi %57 : i32 to i64
    %58 = arith.cmpi sgt, %56, %59 : i64
    cf.cond_br %58, ^bb3, ^bb4
    ^bb3:
      %60 = arith.constant 1 : i32
      %61 = arith.constant 1 : i32
      %62 = arith.extsi %60 : i32 to i64
      %63 = arith.extsi %61 : i32 to i64
      %64 = llvm.getelementptr %47[%63] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %62, %64 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb5
    ^bb4:
      cf.br ^bb5
    ^bb5:
    %65 = arith.constant 1 : i32
    %66 = arith.extsi %65 : i32 to i64
    %67 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %68 = llvm.alloca %67 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %66, %68 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb6
    ^bb6:
    %69 = llvm.load %68 : !llvm.ptr -> i64
    %70 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
    %71 = arith.constant 1 : i32
    %73 = arith.extsi %71 : i32 to i64
    %72 = arith.subi %70, %73 : i64
    %74 = arith.cmpi slt, %69, %72 : i64
    cf.cond_br %74, ^bb7, ^bb8
    ^bb7:
      %76 = llvm.load %68 : !llvm.ptr -> i64
      %77 = llvm.getelementptr %47[%76] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %75 = llvm.load %77 : !llvm.ptr -> i64
      %79 = llvm.load %68 : !llvm.ptr -> i64
      %80 = llvm.getelementptr %2[%79] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %78 = llvm.load %80 : !llvm.ptr -> i64
      %81 = arith.addi %75, %78 : i64
      %83 = llvm.load %68 : !llvm.ptr -> i64
      %84 = arith.constant 1 : i32
      %86 = arith.extsi %84 : i32 to i64
      %85 = arith.subi %83, %86 : i64
      %87 = llvm.getelementptr %47[%85] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %82 = llvm.load %87 : !llvm.ptr -> i64
      %88 = arith.addi %81, %82 : i64
      %89 = llvm.load %68 : !llvm.ptr -> i64
      %90 = arith.constant 1 : i32
      %92 = arith.extsi %90 : i32 to i64
      %91 = arith.addi %89, %92 : i64
      %93 = llvm.getelementptr %47[%91] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %88, %93 : i64, !llvm.ptr
      %94 = llvm.load %68 : !llvm.ptr -> i64
      %95 = arith.constant 1 : i32
      %97 = arith.extsi %95 : i32 to i64
      %96 = arith.addi %94, %97 : i64
      llvm.store %96, %68 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb6
    ^bb8:
    %98 = arith.constant 0 : i32
    %99 = arith.extsi %98 : i32 to i64
    %100 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %101 = llvm.alloca %100 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %99, %101 : i64, !llvm.ptr
    %102 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %103 = llvm.alloca %102 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %1, %103 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb9
    ^bb9:
    %104 = llvm.load %103 : !llvm.ptr -> i64
    %105 = arith.constant 0 : i32
    %107 = arith.extsi %105 : i32 to i64
    %106 = arith.cmpi sgt, %104, %107 : i64
    cf.cond_br %106, ^bb10, ^bb11
    ^bb10:
      %108 = arith.constant 0 : i32
      %109 = arith.extsi %108 : i32 to i64
      %110 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
      %111 = llvm.alloca %110 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
      llvm.store %109, %111 : i64, !llvm.ptr
      %112 = llvm.load %20 : !llvm.ptr -> i64
      %113 = arith.constant 1 : i32
      %115 = arith.extsi %113 : i32 to i64
      %114 = arith.subi %112, %115 : i64
      %116 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
      %117 = llvm.alloca %116 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
      llvm.store %114, %117 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb12
      ^bb12:
      %118 = llvm.load %111 : !llvm.ptr -> i64
      %119 = llvm.load %117 : !llvm.ptr -> i64
      %120 = arith.cmpi slt, %118, %119 : i64
      cf.cond_br %120, ^bb13, ^bb14
      ^bb13:
        %121 = llvm.load %111 : !llvm.ptr -> i64
        %122 = llvm.load %117 : !llvm.ptr -> i64
        %123 = arith.addi %121, %122 : i64
        %124 = arith.constant 1 : i32
        %126 = arith.extsi %124 : i32 to i64
        %125 = arith.addi %123, %126 : i64
        %127 = arith.constant 2 : i32
        %129 = arith.extsi %127 : i32 to i64
        %128 = arith.divsi %125, %129 : i64
        %131 = llvm.getelementptr %2[%128] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %130 = llvm.load %131 : !llvm.ptr -> i64
        %132 = llvm.load %103 : !llvm.ptr -> i64
        %133 = arith.cmpi sle, %130, %132 : i64
        cf.cond_br %133, ^bb15, ^bb16
        ^bb15:
          llvm.store %128, %111 : i64, !llvm.ptr
          cf.br ^bb17
        ^bb16:
          %134 = arith.constant 1 : i32
          %136 = arith.extsi %134 : i32 to i64
          %135 = arith.subi %128, %136 : i64
          llvm.store %135, %117 : i64, !llvm.ptr
          cf.br ^bb17
        ^bb17:
        cf.br ^bb12
      ^bb14:
      %137 = llvm.load %101 : !llvm.ptr -> i64
      %139 = llvm.load %111 : !llvm.ptr -> i64
      %140 = llvm.getelementptr %47[%139] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %138 = llvm.load %140 : !llvm.ptr -> i64
      %141 = arith.addi %137, %138 : i64
      %143 = llvm.load %111 : !llvm.ptr -> i64
      %144 = llvm.getelementptr %2[%143] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %142 = llvm.load %144 : !llvm.ptr -> i64
      %145 = arith.addi %141, %142 : i64
      llvm.store %145, %101 : i64, !llvm.ptr
      %146 = llvm.load %103 : !llvm.ptr -> i64
      %148 = llvm.load %111 : !llvm.ptr -> i64
      %149 = llvm.getelementptr %2[%148] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %147 = llvm.load %149 : !llvm.ptr -> i64
      %150 = arith.subi %146, %147 : i64
      llvm.store %150, %103 : i64, !llvm.ptr
      cf.br ^bb9
    ^bb11:
    %151 = llvm.mlir.addressof @str_0 : !llvm.ptr
    %152 = llvm.load %101 : !llvm.ptr -> i64
    %153 = llvm.call @printf(%151, %152) vararg(!llvm.func<i32 (ptr, ...)>) : (!llvm.ptr, i64) -> i32
    func.call @free(%2) : (!llvm.ptr) -> ()
    func.call @free(%47) : (!llvm.ptr) -> ()
    %156 = arith.constant 0 : i32
    func.return %156 : i32
  }
}