Problem 710

Least n>=43 with t(n)≡0 (mod 10^6).

View problem on Project Euler

Performance comparison

Flow source

# Project Euler 710
# Least n>=43 with t(n)≡0 (mod 10^6).

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

function main() -> i32 {
    let N: i64 = 2000000
    let c1: ptr<i64> = calloc(N + 1, 8)
    let c2: ptr<i64> = calloc(N + 1, 8)
    let sc1: ptr<i64> = calloc(N + 1, 8)
    let sc2: ptr<i64> = calloc(N + 1, 8)
    let t: ptr<i64> = calloc(N + 1, 8)
    if c1 == null { return 1 }
    let mod: i64 = 1000000
    c1[0] = 1; c1[1] = 1; c1[2] = 1
    c2[2] = 1
    sc1[0] = 1; sc1[1] = 2; sc1[2] = 3
    sc2[2] = 1
    t[2] = 1
    let mut n: i64 = 2
    while (t[n] != 0) || (n < 43) {
        n = n + 1
        c2[n] = (sc2[n - 1] + c1[n - 2]) % mod
        c1[n] = (sc1[n - 1] - c1[n - 2]) % mod
        if c1[n] < 0 { c1[n] = c1[n] + mod }
        sc2[n] = (sc2[n - 1] + c2[n]) % mod
        sc1[n] = (sc1[n - 1] + c1[n]) % mod
        if n % 2 == 0 {
            t[n] = (sc2[n / 2] + c1[n / 2 - 1]) % mod
        } else {
            t[n] = sc2[n / 2] % mod
        }
    }
    printf("%lld\n", n)
    free(c1); free(c2); free(sc1); free(sc2); free(t)
    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 = 2000000;
    int64_t* c1 = (int64_t*)(calloc((N + 1), 8));
    int64_t* c2 = (int64_t*)(calloc((N + 1), 8));
    int64_t* sc1 = (int64_t*)(calloc((N + 1), 8));
    int64_t* sc2 = (int64_t*)(calloc((N + 1), 8));
    int64_t* t = (int64_t*)(calloc((N + 1), 8));
    if (c1 == NULL) {
        return 1;
    }
    int64_t mod = 1000000;
    c1[0] = 1;
    c1[1] = 1;
    c1[2] = 1;
    c2[2] = 1;
    sc1[0] = 1;
    sc1[1] = 2;
    sc1[2] = 3;
    sc2[2] = 1;
    t[2] = 1;
    int64_t n = 2;
    while ((t[n] != 0 || n < 43)) {
        n = (n + 1);
        c2[n] = FLOW_CHECKED_MOD(((sc2[(n - 1)] + c1[(n - 2)])), (mod));
        c1[n] = FLOW_CHECKED_MOD(((sc1[(n - 1)] - c1[(n - 2)])), (mod));
        if (c1[n] < 0) {
            c1[n] = (c1[n] + mod);
        }
        sc2[n] = FLOW_CHECKED_MOD(((sc2[(n - 1)] + c2[n])), (mod));
        sc1[n] = FLOW_CHECKED_MOD(((sc1[(n - 1)] + c1[n])), (mod));
        if (FLOW_CHECKED_MOD((n), (2)) == 0) {
            t[n] = FLOW_CHECKED_MOD(((sc2[FLOW_CHECKED_DIV((n), (2))] + c1[(FLOW_CHECKED_DIV((n), (2)) - 1)])), (mod));
        } else {
            t[n] = FLOW_CHECKED_MOD((sc2[FLOW_CHECKED_DIV((n), (2))]), (mod));
        }
    }
    printf("%lld\n", n);
    free(c1);
    free(c2);
    free(sc1);
    free(sc2);
    free(t);
    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 2000000 : i32
    %1 = arith.extsi %0 : i32 to i64
    %3 = arith.constant 1 : i32
    %5 = arith.extsi %3 : i32 to i64
    %4 = arith.addi %1, %5 : i64
    %6 = arith.constant 8 : i32
    %7 = arith.extsi %6 : i32 to i64
    %2 = func.call @calloc(%4, %7) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %9 = arith.constant 1 : i32
    %11 = arith.extsi %9 : i32 to i64
    %10 = arith.addi %1, %11 : i64
    %12 = arith.constant 8 : i32
    %13 = arith.extsi %12 : i32 to i64
    %8 = func.call @calloc(%10, %13) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %15 = arith.constant 1 : i32
    %17 = arith.extsi %15 : i32 to i64
    %16 = arith.addi %1, %17 : i64
    %18 = arith.constant 8 : i32
    %19 = arith.extsi %18 : i32 to i64
    %14 = func.call @calloc(%16, %19) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %21 = arith.constant 1 : i32
    %23 = arith.extsi %21 : i32 to i64
    %22 = arith.addi %1, %23 : i64
    %24 = arith.constant 8 : i32
    %25 = arith.extsi %24 : i32 to i64
    %20 = func.call @calloc(%22, %25) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %27 = arith.constant 1 : i32
    %29 = arith.extsi %27 : i32 to i64
    %28 = arith.addi %1, %29 : i64
    %30 = arith.constant 8 : i32
    %31 = arith.extsi %30 : i32 to i64
    %26 = func.call @calloc(%28, %31) : (i64, i64) -> !llvm.ptr
    %32 = llvm.mlir.zero : !llvm.ptr
    %33 = llvm.icmp "eq" %2, %32 : !llvm.ptr
    cf.cond_br %33, ^bb0, ^bb1
    ^bb0:
      %34 = arith.constant 1 : i32
      func.return %34 : i32
    ^bb1:
      cf.br ^bb2
    ^bb2:
    %35 = arith.constant 1000000 : i32
    %36 = arith.extsi %35 : i32 to i64
    %37 = arith.constant 1 : i32
    %38 = arith.constant 0 : i32
    %39 = arith.extsi %37 : i32 to i64
    %40 = arith.extsi %38 : i32 to i64
    %41 = llvm.getelementptr %2[%40] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %39, %41 : i64, !llvm.ptr
    %42 = arith.constant 1 : i32
    %43 = arith.constant 1 : i32
    %44 = arith.extsi %42 : i32 to i64
    %45 = arith.extsi %43 : i32 to i64
    %46 = llvm.getelementptr %2[%45] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %44, %46 : i64, !llvm.ptr
    %47 = arith.constant 1 : i32
    %48 = arith.constant 2 : i32
    %49 = arith.extsi %47 : i32 to i64
    %50 = arith.extsi %48 : i32 to i64
    %51 = llvm.getelementptr %2[%50] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %49, %51 : i64, !llvm.ptr
    %52 = arith.constant 1 : i32
    %53 = arith.constant 2 : i32
    %54 = arith.extsi %52 : i32 to i64
    %55 = arith.extsi %53 : i32 to i64
    %56 = llvm.getelementptr %8[%55] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %54, %56 : i64, !llvm.ptr
    %57 = arith.constant 1 : i32
    %58 = arith.constant 0 : i32
    %59 = arith.extsi %57 : i32 to i64
    %60 = arith.extsi %58 : i32 to i64
    %61 = llvm.getelementptr %14[%60] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %59, %61 : i64, !llvm.ptr
    %62 = arith.constant 2 : i32
    %63 = arith.constant 1 : i32
    %64 = arith.extsi %62 : i32 to i64
    %65 = arith.extsi %63 : i32 to i64
    %66 = llvm.getelementptr %14[%65] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %64, %66 : i64, !llvm.ptr
    %67 = arith.constant 3 : i32
    %68 = arith.constant 2 : i32
    %69 = arith.extsi %67 : i32 to i64
    %70 = arith.extsi %68 : i32 to i64
    %71 = llvm.getelementptr %14[%70] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %69, %71 : i64, !llvm.ptr
    %72 = arith.constant 1 : i32
    %73 = arith.constant 2 : i32
    %74 = arith.extsi %72 : i32 to i64
    %75 = arith.extsi %73 : i32 to i64
    %76 = llvm.getelementptr %20[%75] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %74, %76 : i64, !llvm.ptr
    %77 = arith.constant 1 : i32
    %78 = arith.constant 2 : i32
    %79 = arith.extsi %77 : i32 to i64
    %80 = arith.extsi %78 : i32 to i64
    %81 = llvm.getelementptr %26[%80] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    llvm.store %79, %81 : i64, !llvm.ptr
    %82 = arith.constant 2 : i32
    %83 = arith.extsi %82 : i32 to i64
    %84 = llvm.mlir.constant(1 : i64) : i64
    %85 = llvm.alloca %84 x i64 : (i64) -> !llvm.ptr
    llvm.store %83, %85 : i64, !llvm.ptr
    cf.br ^bb3
    ^bb3:
    %87 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
    %88 = llvm.getelementptr %26[%87] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
    %86 = llvm.load %88 : !llvm.ptr -> i64
    %89 = arith.constant 0 : i32
    %91 = arith.extsi %89 : i32 to i64
    %90 = arith.cmpi ne, %86, %91 : i64
    %92 = scf.if %90 -> (i1) {
      %93 = arith.constant true
      scf.yield %93 : i1
    } else {
      %94 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %95 = arith.constant 43 : i32
      %97 = arith.extsi %95 : i32 to i64
      %96 = arith.cmpi slt, %94, %97 : i64
      scf.yield %96 : i1
    }
    cf.cond_br %92, ^bb4, ^bb5
    ^bb4:
      %98 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %99 = arith.constant 1 : i32
      %101 = arith.extsi %99 : i32 to i64
      %100 = arith.addi %98, %101 : i64
      llvm.store %100, %85 : i64, !llvm.ptr
      %103 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %104 = arith.constant 1 : i32
      %106 = arith.extsi %104 : i32 to i64
      %105 = arith.subi %103, %106 : i64
      %107 = llvm.getelementptr %20[%105] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %102 = llvm.load %107 : !llvm.ptr -> i64
      %109 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %110 = arith.constant 2 : i32
      %112 = arith.extsi %110 : i32 to i64
      %111 = arith.subi %109, %112 : i64
      %113 = llvm.getelementptr %2[%111] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %108 = llvm.load %113 : !llvm.ptr -> i64
      %114 = arith.addi %102, %108 : i64
      %115 = arith.remsi %114, %36 : i64
      %116 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %117 = llvm.getelementptr %8[%116] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %115, %117 : i64, !llvm.ptr
      %119 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %120 = arith.constant 1 : i32
      %122 = arith.extsi %120 : i32 to i64
      %121 = arith.subi %119, %122 : i64
      %123 = llvm.getelementptr %14[%121] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %118 = llvm.load %123 : !llvm.ptr -> i64
      %125 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %126 = arith.constant 2 : i32
      %128 = arith.extsi %126 : i32 to i64
      %127 = arith.subi %125, %128 : i64
      %129 = llvm.getelementptr %2[%127] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %124 = llvm.load %129 : !llvm.ptr -> i64
      %130 = arith.subi %118, %124 : i64
      %131 = arith.remsi %130, %36 : i64
      %132 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %133 = llvm.getelementptr %2[%132] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %131, %133 : i64, !llvm.ptr
      %135 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %136 = llvm.getelementptr %2[%135] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %134 = llvm.load %136 : !llvm.ptr -> i64
      %137 = arith.constant 0 : i32
      %139 = arith.extsi %137 : i32 to i64
      %138 = arith.cmpi slt, %134, %139 : i64
      cf.cond_br %138, ^bb6, ^bb7
      ^bb6:
        %141 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
        %142 = llvm.getelementptr %2[%141] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %140 = llvm.load %142 : !llvm.ptr -> i64
        %143 = arith.addi %140, %36 : i64
        %144 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
        %145 = llvm.getelementptr %2[%144] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        llvm.store %143, %145 : i64, !llvm.ptr
        cf.br ^bb8
      ^bb7:
        cf.br ^bb8
      ^bb8:
      %147 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %148 = arith.constant 1 : i32
      %150 = arith.extsi %148 : i32 to i64
      %149 = arith.subi %147, %150 : i64
      %151 = llvm.getelementptr %20[%149] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %146 = llvm.load %151 : !llvm.ptr -> i64
      %153 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %154 = llvm.getelementptr %8[%153] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %152 = llvm.load %154 : !llvm.ptr -> i64
      %155 = arith.addi %146, %152 : i64
      %156 = arith.remsi %155, %36 : i64
      %157 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %158 = llvm.getelementptr %20[%157] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %156, %158 : i64, !llvm.ptr
      %160 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %161 = arith.constant 1 : i32
      %163 = arith.extsi %161 : i32 to i64
      %162 = arith.subi %160, %163 : i64
      %164 = llvm.getelementptr %14[%162] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %159 = llvm.load %164 : !llvm.ptr -> i64
      %166 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %167 = llvm.getelementptr %2[%166] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      %165 = llvm.load %167 : !llvm.ptr -> i64
      %168 = arith.addi %159, %165 : i64
      %169 = arith.remsi %168, %36 : i64
      %170 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %171 = llvm.getelementptr %14[%170] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
      llvm.store %169, %171 : i64, !llvm.ptr
      %172 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
      %173 = arith.constant 2 : i32
      %175 = arith.extsi %173 : i32 to i64
      %174 = arith.remsi %172, %175 : i64
      %176 = arith.constant 0 : i32
      %178 = arith.extsi %176 : i32 to i64
      %177 = arith.cmpi eq, %174, %178 : i64
      cf.cond_br %177, ^bb9, ^bb10
      ^bb9:
        %180 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
        %181 = arith.constant 2 : i32
        %183 = arith.extsi %181 : i32 to i64
        %182 = arith.divsi %180, %183 : i64
        %184 = llvm.getelementptr %20[%182] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %179 = llvm.load %184 : !llvm.ptr -> i64
        %186 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
        %187 = arith.constant 2 : i32
        %189 = arith.extsi %187 : i32 to i64
        %188 = arith.divsi %186, %189 : i64
        %190 = arith.constant 1 : i32
        %192 = arith.extsi %190 : i32 to i64
        %191 = arith.subi %188, %192 : i64
        %193 = llvm.getelementptr %2[%191] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %185 = llvm.load %193 : !llvm.ptr -> i64
        %194 = arith.addi %179, %185 : i64
        %195 = arith.remsi %194, %36 : i64
        %196 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
        %197 = llvm.getelementptr %26[%196] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        llvm.store %195, %197 : i64, !llvm.ptr
        cf.br ^bb11
      ^bb10:
        %199 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
        %200 = arith.constant 2 : i32
        %202 = arith.extsi %200 : i32 to i64
        %201 = arith.divsi %199, %202 : i64
        %203 = llvm.getelementptr %20[%201] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        %198 = llvm.load %203 : !llvm.ptr -> i64
        %204 = arith.remsi %198, %36 : i64
        %205 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
        %206 = llvm.getelementptr %26[%205] : (!llvm.ptr, i64) -> !llvm.ptr, i64
        llvm.store %204, %206 : i64, !llvm.ptr
        cf.br ^bb11
      ^bb11:
      cf.br ^bb3
    ^bb5:
    %207 = llvm.mlir.addressof @str_0 : !llvm.ptr
    %208 = llvm.load %85 : !llvm.ptr -> i64
    %209 = llvm.call @printf(%207, %208) vararg(!llvm.func<i32 (ptr, ...)>) : (!llvm.ptr, i64) -> i32
    func.call @free(%2) : (!llvm.ptr) -> ()
    func.call @free(%8) : (!llvm.ptr) -> ()
    func.call @free(%14) : (!llvm.ptr) -> ()
    func.call @free(%20) : (!llvm.ptr) -> ()
    func.call @free(%26) : (!llvm.ptr) -> ()
    %215 = arith.constant 0 : i32
    func.return %215 : i32
  }
}