#include <bits/stdc++.h>
#include "mushrooms.h"
using namespace std;
vector<int> a, b, sz, s;
int sa, sb, pos, ert, x, adb;
bool v[20002];
void pb(int x) {
sz.push_back(x);
}
void ap(int x) {
a.push_back(x);
}
void bp(int x) {
b.push_back(x);
}
void cl() {
sz.clear();
}
void add(int a) {
if (x%2) bp(a);
else ap(a);
}
void fadd(int a) {
if (x%2) ap(a);
else bp(a);
}
int kerd() {
return use_machine(sz);
}
void ek(int a) {
pb(0), pb(a);
x=kerd();
add(a),
cl();
}
int count_mushrooms(int n) {
ap(0), ert=sqrt(n);
ert=110;
if (n<220) {
for (int i=1; i<n; i++) ek(i);
return a.size();
}
for (int i=1; i<=2; i++) ek(i);
sa=a.size();
if (sa>1) {
pb(a[0]), pb(3), pb(a[1]), pb(4);
x=kerd();
add(4), x/=2;
add(3);
} else {
pb(b[0]), pb(3), pb(b[1]), pb(4);
x=kerd();
fadd(4), x/=2;
fadd(3);
}
pos=5;
sa=a.size(), sb=b.size();
while(max(sa, sb)<ert) {
cl();
if (sa>2) {
pb(a[0]), pb(pos), pb(a[1]), pb(pos+1), pb(a[2]), pb(pos+2);
x=kerd();
add(pos+2);
if (x<2) ap(pos), ap(pos+1), pos+=3;
else if (x>=4) bp(pos), bp(pos+1), pos+=3;
else {
if (sb>1) {
cl();
pb(b[0]), pb(pos), pb(b[1]), pb(a[0]), pb(pos+1), pb(a[1]), pb(pos+3), pb(a[2]), pb(pos+4);
x=kerd()-1;
add(pos+4);
x/=2;
add(pos+3);
x/=2;
add(pos+1), fadd(pos);
pos+=5;
} else {
cl();
pb(a[0]), pb(pos), pb(a[1]), pb(pos+3);
x=kerd();
add(pos+3), x/=2;
add(pos), fadd(pos+1);
pos+=4;
}
}
} else {
pb(b[0]), pb(pos), pb(b[1]), pb(pos+1), pb(b[2]), pb(pos+2);
x=kerd();
fadd(pos+2);
if (x<2) bp(pos), bp(pos+1), pos+=3;
else if (x>=4) ap(pos), ap(pos+1), pos+=3;
else {
if (sa>1) {
cl();
pb(a[0]), pb(pos), pb(a[1]), pb(b[0]), pb(pos+1), pb(b[1]), pb(pos+3), pb(b[2]), pb(pos+4);
x=kerd()-1;
fadd(pos+4);
x/=2;
fadd(pos+3);
x/=2;
fadd(pos+1), add(pos);
pos+=5;
} else {
cl();
pb(b[0]), pb(pos), pb(b[1]), pb(pos+3);
x=kerd();
fadd(pos+3), x/=2;
fadd(pos), add(pos+1);
pos+=4;
}
}
}
sa=a.size(), sb=b.size();
}
while(pos<n) {
cl();
if (sa>=sb) {
for (int i=0; i<sa && pos+i<n; i++) {
pb(a[i]), pb(pos+i);
}
x=kerd();
int y=sz.back();
add(y);
pos=1+y;
int si=sz.size();
adb+=((si-2)/2-x/2);
} else {
for (int i=0; i<sb && pos+i<n; i++) {
pb(b[i]), pb(pos+i);
}
x=kerd();
int y=sz.back();
fadd(y);
pos=1+y;
adb+=(x/2);
}
sa=a.size(), sb=b.size();
}
return sa+adb;
}
