1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
 10
 11
 12
 13
 14
 15
 16
 17
 18
 19
 20
 21
 22
 23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 55
 56
 57
 58
 59
 60
 61
 62
 63
 64
 65
 66
 67
 68
 69
 70
 71
 72
 73
 74
 75
 76
 77
 78
 79
 80
 81
 82
 83
 84
 85
 86
 87
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>


using namespace std;

const int UNSET = 99999;

struct Node {
	vector< int > input;
	vector< int > output;
};

struct Zabite {
	int z[4] = { -1, -1, -1 , -1 };
	int poj = 4;
	int wsk = 0;

	Zabite( int poj ) : poj(poj) {};

	int ile_wolnych() const {
		return poj - wsk;
	}

	bool inline zabity( int x ) const {
		return (z[0] == x) || (z[1] == x) || (z[2] == x) || (z[3] == x );
	}

	Zabite zabij( vector< int > v ) {
		Zabite zab = *this;
		for( auto idx : v ) {
			zab.z[zab.wsk++] = idx;
		}
		return zab;
	}
};


struct Graph {
	vector< Node > wezly;
	vector< int > dochodzace;

	Graph( int l_wezlow ) {
		wezly.resize( l_wezlow );
		dochodzace.resize( l_wezlow );
	}

	int l_wezlow() const {
		return wezly.size();
	}

	void add_edge( int x, int y ) {
		dochodzace[y] += 1;
		wezly[x].output.push_back( y );
		wezly[y].input.push_back( x );
	}
};

vector< int > poziomuj_wezly( Graph const& graf, Zabite const& zab )
{
	// sortowanie topologiczne
	vector< int > poczatkowe;
	vector< int > dochodzace = graf.dochodzace;
	vector< int > poziomy( graf.l_wezlow() );

	// poprawiam zliczenia dochodzacych, jakby nie bylo sciezki z zabitego
	for( int i = 0; i < 4; ++i ) {
		int z_idx = zab.z[i];
		if( z_idx > -1 ) {
			Node const& n = graf.wezly[z_idx];
			for( auto j : n.output ) {
				dochodzace[j] -= 1;
			}
		}
	}

	// teraz zabitym ustawiam zero
	for( int i = 0; i < 4; ++i ) {
		int z_idx = zab.z[i];
		if( z_idx > -1 ) {
			dochodzace[z_idx] = 0;
		}
	}


	for( int i = 0; i < graf.l_wezlow(); ++i ) {
		if( dochodzace[i] == 0 ) {
			poczatkowe.push_back( i );
			poziomy[i] = 0;
		}
	}

	while( poczatkowe.size() ) {
		vector< int > nastepne_poczatkowe;

		while( poczatkowe.size() ) {
			int idx = poczatkowe.back(); poczatkowe.pop_back();
			if( zab.zabity(idx) ) continue;

			Node const& node = graf.wezly[idx];
			for( auto i : node.output ) {
				if( zab.zabity(i) ) continue;
				dochodzace[i] -= 1;
				if( dochodzace[i] == 0 ) {
					nastepne_poczatkowe.push_back( i );
					poziomy[i] = poziomy[idx] + 1;
				}
			}
		}

		swap( nastepne_poczatkowe, poczatkowe );
	}

	return poziomy;
}

/* wezly na sciezce krytycznej, od poczatku do konca */
vector< int > krytykuj_wezly( Graph const& graf, vector< int > const& poziomy, Zabite const& zabite )
{
	vector< int > wspak; // indeksy z pominieciem zabitych, posortowane wg. poziomow
	for( int i = 0; i < graf.l_wezlow(); ++i ) {
		if( ! zabite.zabity( i ) ) {
			wspak.push_back( i );
		}
	}
	sort( wspak.begin(), wspak.end(), [&]( int const& a, int const& b) {
		return poziomy[a] > poziomy[b];
	});

	vector< int > krytyczne;
	vector< int > next_kry;

	if( wspak.size() == 0 ) { return krytyczne; };

	int wspak_idx = 0;
	int poziom = poziomy[wspak[wspak_idx]];

	while( (wspak_idx < wspak.size() ) && (poziomy[wspak[wspak_idx]] == poziom) ) {
		if( ! zabite.zabity( wspak[wspak_idx] ) ) {
			next_kry.push_back( wspak[wspak_idx] );
		}
		wspak_idx++;
	}

	while( next_kry.size() ) {
		vector< int > kry;
		swap( kry, next_kry );

		while( kry.size() ) {
			int i = kry.back(); kry.pop_back(); krytyczne.push_back( i );

			Node const& n = graf.wezly[i];
			for( auto poprz : n.input ) {
				if( (poziomy[poprz] == poziom - 1) && (! zabite.zabity(poprz)) ) {
					next_kry.push_back( poprz );
				}
			}
		}

		sort( next_kry.begin(), next_kry.end() );
		auto it_last = unique( next_kry.begin(), next_kry.end() );
		next_kry.erase( it_last, next_kry.end() );

		poziom -= 1;
	}

	reverse( krytyczne.begin(), krytyczne.end() );
	return krytyczne;
}

/* wybieram dowolna spojna skladowa sposrod krytycznych */
vector< int > wybierz_spojne( Graph const& graf, vector< int > const& krytyczne ) {
	vector< int > spojne;

	if( krytyczne.size() == 0 ) return spojne;

	vector< char > maska( graf.l_wezlow() );

	const char KRY = 1;
	const char MOJ = 2;

	for( int i : krytyczne ) {
		maska[i] = KRY;
	}

	vector< int > kolejka;
	kolejka.push_back( krytyczne.back() );
	maska[ krytyczne.back() ] = KRY + MOJ;

	while( kolejka.size() ) {
		int idx = kolejka.back(); kolejka.pop_back();
		Node const& n = graf.wezly[idx];
		for( int idx : n.input ) {
			if( maska[idx] == KRY ) {
				kolejka.push_back( idx );
				maska[idx] = KRY + MOJ;
			}
		}
		for( int idx : n.output ) {
			if( maska[idx] == KRY ) {
				kolejka.push_back( idx );
				maska[idx] = KRY + MOJ;
			}
		}
	}

	for( int i : krytyczne ) {
		if( maska[i] == KRY + MOJ ) {
			spojne.push_back( i );
		}
	}

	return spojne;
}



vector< vector< int > > uloz_indeksy_poziomami( vector< int > const& poziomy, vector< int > const& indeksy )
{
	// indeksy sortowane wg. poziomu wierzcholka - ostatni najwiekszy
	int maks_poziom = poziomy[ indeksy.back() ];
	vector< vector< int > > sklad_poziomow( maks_poziom + 1);

	for( int idx : indeksy ) {
		sklad_poziomow[ poziomy[idx] ].push_back( idx );
	}

	return sklad_poziomow;
}

vector< int > znajdz_waskie( vector< vector< int > > const& sklad_poziomow, int do_zabicia )
{
	vector< int > wynik;
	for( int i = 0; i < sklad_poziomow.size(); ++i ) {
		if( sklad_poziomow[i].size() <= do_zabicia ) {
			wynik.push_back( i );
		}
	}
	return wynik;
}

int NAJLEPSZY = 9999;
int rozwiaz( Graph const& graf, Zabite zabite )
{
	vector< int > poziomy = poziomuj_wezly( graf, zabite );
	vector< int > krytyczne = krytykuj_wezly( graf, poziomy, zabite );
	if( krytyczne.size() == 0 ) return 0;

	int wynik = 1 + poziomy[krytyczne.back()];
	NAJLEPSZY = min ( NAJLEPSZY, wynik );
	if( NAJLEPSZY * (zabite.ile_wolnych() + 1) < wynik ) {
		return NAJLEPSZY;
	}

	vector< int > spojne = wybierz_spojne( graf, krytyczne );
	vector< vector< int > > sklad_poziomow = uloz_indeksy_poziomami( poziomy, spojne );
	vector< int > waskie_poziomy = znajdz_waskie( sklad_poziomow, zabite.ile_wolnych() );


	int pivot = wynik / 2;
	sort( waskie_poziomy.begin(), waskie_poziomy.end(), [&](int const& a, int const& b) {
		return abs( pivot - a ) < abs( pivot - b );
	});

	for( auto p : waskie_poziomy ) {
		vector< int > do_zabicia = sklad_poziomow[p];
		auto nowe_zabite = zabite.zabij( do_zabicia );
		int nowy_wynik = rozwiaz(graf, nowe_zabite);

		if( nowy_wynik < wynik ) {
			wynik = nowy_wynik;
			NAJLEPSZY = min( NAJLEPSZY, wynik );
		}
	}

	return wynik;
}

int main()
{
	// czytanie danych
	int l_wezlow; // umiejetnosci
	int l_krawedzi; // zaleznosci
	int l_usunietych; // umiejetnosci do usuniecia

	cin >> l_wezlow >> l_krawedzi >> l_usunietych;

	Graph graf( l_wezlow );
	for( int i = 0; i < l_krawedzi; ++i ) {
		int x; cin >> x; --x;
		int y; cin >> y; --y;

		graf.add_edge( x, y );
	}

	Zabite zabite(l_usunietych);
	int r = rozwiaz( graf, zabite );
	cout << r << endl;

	return 0;
}