Операции перестановочны. Диагональ сохраняется. Система из трех линейных уравнений с четырьмя неизвестными. Неопределенная. Нужны целые неотрицательные решения. Решается легко. Минимум

операций.
А как бы сделать покрасивше и не знаю

ну можно рассуждением приговорить все это дело.