C, 320 294 bytes

Compilar com -std = c99

#include<stdio.h>
int s(int i){for(int j=i;j;j/=10)i+=j%10;return i;}int main(){int c=0,i;while(scanf("%d",&i)){c++;if(!i)continue;int j,o[]={1,3,9},p[]={1,3,9};Q:for(j=0;j<3;j++){if(o[j]==i)goto D;else if(o[j]<i){o[j]=s(o[j]);goto Q;}}i=s(i);goto Q;D:printf("Case #%d\n\nfirst meets river %d at %d\n\n",c,p[j],o[j]);}}

Ungolfed:

#include <stdio.h>

int s(int i)
{
    for(int j = i; j; j /= 10)
        i += j % 10;
    return i;
}

int main()
{
    int c = 0, i;
    while(scanf("%d", &i))
    {
        c++;
        if(!i)
            continue;
        int j,o[]={1,3,9},p[]={1,3,9};
        Q: for(j = 0; j < 3; j++)
        {
            if(o[j] == i)
                goto D;
            else if(o[j] < i)
            {
                o[j] = s(o[j]);
                goto Q;
            }
        }
        i = s(i);
        goto Q;
        D: printf("Case #%d\n\nfirst meets river %d at %d\n\n", c, p[j], o[j]);
    }
}

Experimente!

Essencialmente, os rios "alvo" são aumentados até que sejam maiores que o rio contra o qual estamos testando e depois o rio de teste aumenta. Isso é repetido até que o rio de teste seja igual a outro rio.

Não estou lendo parâmetros na linha de comando deste programa e não tenho certeza se você deveria. Agora você pode passar parâmetros para STDIN. Você pode finalizar passando uma entrada não numérica.

_{Também danado, espancado por meia hora.}

JavaScript (ES6)

Esta é uma resposta bastante rápida, usando uma linguagem bastante lenta. Realmente, o tempo de execução não deve ser um problema ao usar qualquer idioma com tabelas de hash. Todos os meus testes com menos de 100 ms.

Método anônimo com a lista de casos de teste como parâmetro de entrada.

F=cases=>{
  var t0 = +new Date
  var result = 0
  var spots = []
  var top=[,1,3,,9]
  var rivers=[,1,3,1,9,1,3,1]
  cases.forEach((n,i)=>{
    var found = result = spots[n]
    for (;!found;)
    {
      found = top.some((v,i)=>{
        for(;spots[v] |= i, v<n; top[i] = v)
          [...v+''].forEach(d=>v-=-d)
        return result = v-n ? 0 : i;
      }) || (
        [...n+''].forEach(d=>n-=-d),
        result = spots[n]
      )
    }  
    console.log(`Case #${i+1}\nfirst meets river ${rivers[result]} at ${n}`)
  })  
  return 'Time (ms) ' + (new Date-t0)
}  

console.log(F([86, 12345, 123, 456, 789, 16384]))

Java 7, 519 505 bytes

import java.util.*;String c(int i){if(i<=0)return"";ArrayList<Long>r=f(1),s=f(3),t=f(9),x=f(i);String z="first meets river ";for(int j=0;j<r.size();j++){long u=r.get(j),v=s.get(j),w=t.get(j);if(x.contains(u))return z+1+" at "+u;if(x.contains(v))return z+3+" at "+v;if(x.contains(w))return z+9+" at "+w;}return"";}ArrayList f(long i){ArrayList<Long>l=new ArrayList();l.add(i);for(long j=0,x;j<9e4;j++){x=l.get(l.size()-1);for(char c:(x+"").toCharArray())x+=new Long(c+"");l.add(x);if(x>16383)return l;}return l;}

Sim, é longo, feio e sem dúvida pode ser completamente alterado para codificá-lo mais .. Estou ao mesmo tempo distraído e cansado, talvez devesse excluí-lo novamente ..
Foi um desafio muito difícil ser honesto. . Mas pelo menos você tem sua primeira resposta ..;) (que pode até ser maior que o seu programa C ++ original e não destruído .. xD)

Casos não testados e de teste:

Experimente aqui.

import java.util.*;
class M{
  static String c(int i){
    if(i <= 0){
      return "";
    }
    ArrayList<Long> r = f(1),
                    s = f(3),
                    t = f(9),
                    x = f(i);
    String z = "first meets river ",
           y = " at ";
    for(int j = 0; j < r.size(); j++){
      long u = r.get(j),
           v = s.get(j),
           w = t.get(j);
      if(x.contains(u)){
        return z+1+y+u;
      }
      if(x.contains(v)){
        return z+3+y+v;
      }
      if(x.contains(w)){
        return z+9+y+w;
      }
    }
    return "";
  }

  static ArrayList f(long i){
    ArrayList<Long> l = new ArrayList();
    l.add(i);
    for(long j = 0, x; j < 9e4; j++){
      x = l.get(l.size() - 1);
      for(char c : (x + "").toCharArray()){
        x += new Long(c+"");
      }
      l.add(x);
      if(x > 16383){
        return l;
      }
    }
    return l;
  }

  public static void main(String[] a){
    System.out.println(c(86));
    System.out.println(c(12345));
    System.out.println(c(0));
  }
}

Resultado:

first meets river 1 at 101
first meets river 3 at 12423
(empty output)

Scala, 774 bytes

Violino: http://scalafiddle.net/console/4ec96ef90786e0f2d9f7b61b5ab0209b

Não sinto vontade de jogar golfe. Encontra uma solução para o problema colocado dentro de 50ms

O uso pode não ser exatamente o que você deseja:

scala river.scala

Agora você pode inserir continuamente números seguidos de um enter. E encerre o programa com 0. O resultado será impresso assim que você pressionar enter.

io.Source.stdin.getLines.map(_.toInt)
  .takeWhile(_ != 0)
  .map(stream(_).takeWhile(_ < 16383))
  .zipWithIndex
  .map { cur =>
    Seq(1, 3, 9).map { i =>
      val s = stream(i).takeWhile(_ < 16383)
      (cur._2+1, i, s.intersect(cur._1).headOption)
    }
  }.foreach { opts =>
    val options = opts.filterNot(_._3.isEmpty)

    if(options.isEmpty) {
      println("No result")
    } else {
      val opt = options(0)
      println(s"Case #${opt._1}\n\nfirst meets ${opt._2} at ${opt._3.get}\n\n")
    }
  }

def stream(i:Int): Stream[Int] = {
  def sub: Int => Stream[Int] = {
    i => i #:: sub(a(i))
  }
  sub(i)
}

def a(i:Int): Int = i + i.toString.map{_.asDigit}.sum

C, 228283 300 bytes

Este é um mod do código de Yakov para tirar proveito dos padrões do rio. Isso torna ~ 3x mais rápido. Além disso, números inteiros não assinados evitam a cltodpenalidade em máquinas de 64 bits, portanto, são alguns bytes mais longos, mas um pouco mais rápidos.

#define sum(z) for(y=z;y;y/=10)z+=y%10;
n,x;main(){unsigned i,j,y;while(scanf("%d",&i)){if(i){j=x=1+!(i%3)*2+!(i%9)*6;do{while(j<i)sum(j)}while(j^i&&({sum(i)i;}));printf("Case #%u\n\nfirst meets river %u at %u\n\n",++n,x,i);}}}

Ungolfed:

#define sum(z) for(y=z;y;y/=10)z+=y%10;
n, x;
main() {
    unsigned i, j, y;
    while(scanf("%d", &i)) {
        if(i){
            j = x = 1 + !(i%3)*2 + !(i%9)*6;
            do{
                while (j < i) sum(j)
            }
            while(j^i&&({sum(i)i;}));
            printf("Case #%u\n\nfirst meets river %u at %u\n\n", ++n, x, i);
        }
    }
}

Explicação:

j = x = 1 + !(i%3)*2 + !(i%9)*6;

Isso seleciona o rio correto. O rio 1 encontra todos os outros rios, por isso usamos isso como caso de reserva. Se 3 é o maior divisor comum do rio de teste, selecionamos o rio 3 ( 1 + !(i%3)*2). Se 9 é o maior divisor comum do rio de teste, substituímos os valores anteriores e selecionamos o rio 9.

Por que isso funciona? O rio 9 vai 9, 18, 27, 36, etc. Isso dá um múltiplo de 9 a cada vez, portanto, sempre será o caminho mais curto para um rio irmão. O rio 3 passa por um múltiplo de 3 a cada vez: 3, 6, 12, 15, 21, etc. Embora os rios que são múltiplos de 9 também sejam múltiplos de 3, nós os escolhemos como o rio 9 primeiro, deixando apenas o múltiplos de 3. O restante encontrará o rio 1 primeiro: 1, 2, 4, 8, 16, 23, 28, etc.

Depois de selecionarmos o rio correto, pisamos nos dois até que eles se encontrem.

Python 3, 144 bytes

r,a,b,c,i={int(input())},{1},{3},{9},1
while i:
  for x in r,a,b,c:t=max(x);x|={sum(int(c)for c in str(t))+t}
  if r&(a|b|c):i=print(*r&(a|b|c))

C

Muito simples, parece tão longo porque eu desenrolei todos os 3 rios. Primeiro ele gera os 3 rios até RIVER_LENGTH(o que eu espero que seja grande o suficiente) e, em seguida, para cada etapa, Nele faz uma pesquisa binária nos três fluxos para ver se está em algum deles. Isso funciona porque os fluxos já estão classificados, para que possamos fazer o check-in contém o log(n)tempo.

#include <stdio.h>

#define RIVER_LENGTH 10000

int main() {
    int num_cases;
    scanf("%d", &num_cases);
    int cases[num_cases];
    int N;
    int s1[RIVER_LENGTH] = {1};
    int s3[RIVER_LENGTH] = {3};
    int s9[RIVER_LENGTH] = {9};
    int i;
    int temp;

    for (i = 1; i < RIVER_LENGTH; i++) {
        s1[i] = temp = s1[i-1];
        while (temp) {
            s1[i] += temp % 10;
            temp /= 10;
        }
    }

    for (i = 1; i < RIVER_LENGTH; i++) {
        s3[i] = temp = s3[i-1];
        while (temp) {
            s3[i] += temp % 10;
            temp /= 10;
        }
    }

    for (i = 1; i < RIVER_LENGTH; i++) {
        s9[i] = temp = s9[i-1];
        while (temp) {
            s9[i] += temp % 10;
            temp /= 10;
        }
    }

    int start;
    int end;
    int pivot;

    for (i=1; i <= num_cases; i++) {
        scanf("%d", &cases[i]);
    }

    for (i=1; i <= num_cases; i++) {
        printf("Case #%d\n\n", i);
        N = cases[i];

        while (1) {

            temp = N;
            while (temp) {
                N += temp % 10;
                temp /= 10;
            }

            start = 0;
            end = RIVER_LENGTH;
            pivot = 1;

            while (end != start && pivot != RIVER_LENGTH - 1) {
                pivot = start + ((end - start) >> 1);
                if (s1[pivot] == N) {
                    printf("first meets river 1 at %d\n\n", N);
                    goto case_done;
                } else if (N < s1[pivot]){
                    end = pivot;
                } else {
                    start = pivot+1;
                }
            }

            start = 0;
            end = RIVER_LENGTH;
            pivot = 1;

            while (end != start && pivot != RIVER_LENGTH - 1) {
                pivot = start + ((end - start) >> 1);
                if (s3[pivot] == N) {
                    printf("first meets river 3 at %d\n\n", N);
                    goto case_done;
                } else if (N < s3[pivot]){
                    end = pivot;
                } else {
                    start = pivot+1;
                }
            }

            start = 0;
            end = RIVER_LENGTH;
            pivot = 1;

            while (end != start && pivot != RIVER_LENGTH - 1) {
                pivot = start + ((end - start) >> 1);
                if (s9[pivot] == N) {
                    printf("first meets river 9 at %d\n\n", N);
                    goto case_done;
                } else if (N < s9[pivot]){
                    end = pivot;
                } else {
                    start = pivot+1;
                }
            }
        }

        case_done:;

    }
}

É preciso um número para o número de casos primeiro, em vez de usar 0para delimitar o final das entradas, porque você sabe, C. Isso é apenas por conveniência e realmente não afeta nada, por isso espero que esteja tudo bem.