Algoriti ya mchemraba 3x3 ya Rubik kwa wanaoanza. Sampuli kwenye Mchemraba wa Rubik 3x3

2024 Mwandishi: Sierra Becker | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-02-26 06:37

Mnamo 1975, mchongaji sanamu Erne Rubik alipatia hakimiliki uvumbuzi wake unaoitwa "Magic Cube". Kwa zaidi ya miaka 40, haki zote za fumbo zimekuwa za kampuni ya rafiki wa karibu wa mvumbuzi - Tom Kroener - anayeitwa Seven Towns Ltd. Kampuni ya Kiingereza inadhibiti uzalishaji na uuzaji wa mchemraba kote ulimwenguni. Huko Hungary, Ujerumani, Ureno na Uchina, fumbo limehifadhi jina lake la asili, katika nchi zingine kichezeo hicho kinaitwa Rubik's Cube.

tofauti za puzzle

Mchemraba wa kawaida wa Rubik ni miraba 3 kwa 3. Kwa wakati, walikuja na idadi kubwa ya maumbo na saizi za vifaa vya kuchezea. Hakuna mtu anayeweza kushangaza mtu yeyote kwa puzzle kwa namna ya piramidi au mchemraba 17x17. Hata hivyo, ubinadamu hautulii kamwe.

Ni wazi, hakuna mpango wa kuunganisha kwa wanaoanzisha mchemraba huu. Mchakato wa kukusanya na kutatua fumbo unaweza kuchukua miaka. Hivi karibuni, riba katika mchemraba imekuwa ikiongezeka sio tu katika Asia na Ulaya, bali piaambapo toy haikuwa maarufu sana, kwa mfano, huko USA. Mmoja wa mashabiki wa Rubik's Cube alirekodi mkusanyiko wa mafumbo ya 17 kwa 17. Urefu wa jumla wa video ni saa 7.5, upigaji risasi ulifanyika wakati wa wiki.

Kuongezeka kwa mahitaji huleta usambazaji. Wakati mwingine mifano ya kuuza ni ya ajabu na si mara zote wazi jinsi watakavyoonekana wakati wamekusanyika. Kila nchi ina aina inazopenda za wanasesere.

Cubing speed ni nini?

Mashabiki wa mchezo hupanga mashindano ya kweli katika kasi ya kutatua mchemraba. Kuuza kuna puzzles maalum "ya kasi". Utaratibu wa kuzunguka kwa cubes kama hizo za Rubik ni ubora wa juu sana, na zamu ya nyuso na safu zinaweza kufanywa kwa harakati ya kidole kimoja.

World Cube Association (WCA) ni shirika lisilo la faida linalosaidia harakati za kasi. WCA mara kwa mara huandaa mashindano kote ulimwenguni. Takriban nchi zote zina wawakilishi wa shirika. Mtu yeyote anaweza kuwa mshiriki katika tukio la kasi, unahitaji tu kujiandikisha kwenye tovuti na kufikia kiwango cha kusanyiko. Nidhamu maarufu zaidi katika mashindano kama haya ni mkutano wa kasi wa Rubik's Cube 3x3. Kiwango cha ushiriki ni dakika 3, lakini hata ikiwa mtu hawezi kutatua tatizo kwa wakati uliopangwa, bado ataruhusiwa kwenye tukio hilo. Unaweza kujisajili kwa nidhamu yoyote, lakini unahitaji kuja na fumbo lako mwenyewe.

Rekodi ya kutatua Mchemraba wa 3x3 wa Rubik ni ya Sub1, roboti iliyoundwa na mhandisi Albert Beer. Mashine ina uwezo wa kutatua fumbo kwa hisasekunde, wakati inachukua sekunde 4.7 kwa mwanadamu (mafanikio ya Mats Valk mnamo 2016). Kama unavyoona, washiriki katika vuguvugu la mbio za kasi wana mtu wa kumtazama.

Ni kanuni zipi zilizopo za kutatua Mchemraba wa Rubik 3x3?

Kuna njia nyingi za kutatua fumbo maarufu. Lahaja za miradi ya mkusanyiko wa mchemraba wa Rubik 3x3 imetengenezwa kwa wanaoanza na watu wa hali ya juu walio na miradi ngumu: 4x4, 6x6 na hata 17x17.

Lahaja ya mafumbo ya 3x3 inachukuliwa kuwa ya kawaida inayopendwa na mashabiki wengi. Kwa hivyo, kuna maagizo mengi zaidi ya jinsi ya kutatua Rubik's Cube 3x3 kuliko nyingine yoyote.

Fumbo linapaswa kuonekanaje?

Inawezekana kukusanya toy kulingana na mpango tu kutoka kwa nafasi iliyoandaliwa mapema. Ikiwa mifumo kwenye nyuso za mchemraba iko vibaya, basi haitawezekana kutatua kwa kutumia algorithm ya mkutano wa mchemraba wa 3x3 Rubik kwa Kompyuta. Kuna seti ya nafasi kama hizi kwa suluhu tofauti.

Kielelezo kinaonyesha "msalaba mweupe" au "msalaba" kwa urahisi - mahali pa kuanzia njia rahisi ya kutatua Mchemraba wa 3x3 wa Rubik. Inapendekezwa kutenganisha na kukunja toy kwa usahihi.

Uteuzi wa mpango na njia za kuzungusha mchemraba

Kabla ya kuanza kutenganisha fomula za Rubik's Cube 3x3, unapaswa kujifunza nukuu inayotumika katika kuongeza kasi. Misondo yote ya mafumbo huonyeshwa kwa herufi kubwa. Kutokuwepo kwa apostrofi juu ya ishara inamaanisha kuwa mzunguko ni wa saa ikiwa isharani, kisha zungusha upande mwingine.

Herufi za kwanza za maneno ya Kiingereza (au Kirusi) yanayoashiria mienendo hukubaliwa kwa ujumla:

• mbele - F au Ф - mzunguko wa upande wa mbele;
• nyuma - B au T - mzunguko wa nyuma;
• kushoto - L au L - mzunguko wa safu ya kushoto;
• kulia - R au R - kuzungusha safu mlalo kulia;
• juu - U au B - mzunguko wa safu ya juu;
• chini -D au H - mzunguko wa safu mlalo ya chini.

Pia, viashiria vinaweza kutumika kubadilisha nafasi ya mchemraba katika nafasi - miondoko ya kukatiza. Hapa, pia, kila kitu ni rahisi, kutoka kwa kozi ya shule ya jiometri, kila mtu anajua axes za kuratibu X, Y na Z. Harakati ya X ina maana kwamba mchemraba lazima uzungushwe na uso F hadi mahali pa uso U, wakati. kuhamisha Y - F, inapaswa kufanyika L, na inapozungushwa Z - F inasogea hadi R.

Kundi lifuatalo la alama hutumiwa mara chache sana, hutumika wakati wa kuchora ruwaza za ruwaza:

• M - pinduka safu mlalo ya kati, kati ya kulia (R/R) na kushoto (L/L);
• S - zamu ya safu mlalo ya kati, kati ya mbele (F/F) na nyuma (B/T);
• E - geuza safu mlalo ya kati, kati ya juu (U/B) na chini (D/H).

Kwa nini kukusanya ruwaza kwenye nyuso za mchemraba?

Kwenye mikutano ya mbio za kasi, wao hushindana sio tu katika kutatua mafumbo, bali pia katika uwezo wa kutengeneza mifumo mbalimbali kwenye Mchemraba wa 3x3 wa Rubik. Wanafanya hivi ili kukusanya kwa haraka na kwa urahisi mchemraba katika nafasi inayotaka.

Kuna idadi kubwa ya skimu za kuunganisha mifumo mbalimbali: "dots", "chess", "dots with chess","zigzag", "mason", "mchemraba katika mchemraba katika mchemraba" na wengine wengi. Kwa fumbo la kawaida tu kuna zaidi ya 46. Mabwana wa mbio za kasi wanaona kuwa ni aibu kutenganisha toy. Pia, kutengeneza ruwaza kwenye 3x3 Rubik's Cube ni njia nzuri ya kufanya mazoezi na kuboresha ujuzi wako.

Picha inaonyesha tofauti za ruwaza tofauti za mafumbo. Zifuatazo ni fomula chache zaidi za kuunganisha ruwaza zinazovutia zaidi kutoka kwa nafasi ya msalaba:

• chess - M²E²S^2;
• zigzag - (PLFT)3;
• four z - (PLFT)³B²N^2;
• Plummer's cross - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• mchemraba katika mchemraba katika mchemraba - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

Algoriti ya 3x3 Rubik's Cube kwa Wanaoanza

Ingawa kuna njia nyingi za kutatua fumbo, mbinu rahisi na wazi kwa wanaoanza si rahisi sana kupata. Kwa kila hatua iliyokamilishwa ya kusanyiko, fomula za mchemraba 3x3 za Rubik huwa ngumu zaidi. Ni muhimu si tu kubadili muundo kwa usahihi, lakini pia kuokoa kile kilichofanyika kabla. Ifuatayo ni mojawapo ya chaguo za jinsi ya kutatua kwa urahisi Mchemraba wa 3x3 wa Rubik.

Kikawaida, mchakato mzima unaweza kugawanywa katika hatua zifuatazo:

1. Mkusanyiko wa msalaba juu ya mchemraba.
2. Muundo sahihi wa uso mzima wa juu.
3. Inafanya kazi kwenye safu za kati.
4. Mkusanyiko sahihi wa mbavu za safu mlalo ya mwisho.
5. Kusanyiko tofautiukingo wa chini.
6. Mwelekeo sahihi wa pembe za uso wa mwisho wa mchemraba.

Kutatua Mafumbo - Kazi ya Maandalizi

Hatua ya kwanza ndiyo rahisi zaidi. Wanaoanza wanaweza kujaribu mikono yao na kufanya mazoezi ya kutengeneza muundo wa mchemraba kulingana na maagizo yaliyotolewa, lakini mchakato huu utachukua muda mrefu.

Unahitaji kuchagua uso wa juu na rangi ambayo itakusanywa kwanza. Algorithm ya mkutano wa mchemraba wa 3x3 Rubik kwa Kompyuta ilitengenezwa kutoka kwa nafasi ya "msalaba". Si vigumu kuifanya, unahitaji kuchagua rangi ya kati, kupata vipengele 4 vya makali ya kivuli sawa na kuinua kwa uso uliochaguliwa. Mshale wa rangi kwenye picha unaonyesha sehemu inayotaka. Chaguzi za eneo la kipengele kinachohitajika kinaweza kuwa tofauti, kulingana na hili, mlolongo 2 wa vitendo A na B huelezwa. Ugumu upo katika kuendelea na msalaba kando ya mchemraba. Unaweza kuangalia kwa karibu namna ya mwisho ya jukwaa katika picha iliyochapishwa hapo juu.

Suluhisho la puzzle - fanyia kazi kwenye safu mlalo ya kati

Katika hatua hii ya mchemraba wa 3x3 Rubik kwa wanaoanza, unahitaji kupata na kukusanya vipengele vya kona vya uso wa juu. Matokeo ya mwisho yanapaswa kuwa suluhisho kamili kwa uso wa msalaba na safu ya juu ya fumbo.

Picha inaonyesha ruwaza tatu zinazowezekana. Kuchagua moja ya njia A, B au C, unahitaji kukusanya pembe zote 4 za mchemraba. kukumbukakanuni za mzunguko na kuzifanyia mazoezi, ujuzi na umahiri wa kuunganisha mafumbo hupatikana. Haina maana kuzingatia kanuni na kufikiria mchakato, ni rahisi zaidi kuchukua mchemraba na kujaribu mbinu zote kivitendo.

Hatua ya tatu inaonekana rahisi, lakini ni mwonekano tu. Ili kuisuluhisha, hali mbili za muundo zimeelezewa na, ipasavyo, fomula mbili za mzunguko zinaundwa. Wakati wa kuzitumia, ni muhimu kukumbuka kuhifadhi matokeo yaliyopatikana hapo awali. Masters huweka kumbukumbu kila mara mizunguko 3-4 ya mwisho, ili ikishindikana, irudishe mchemraba katika hali yake ya asili.

Ili kutatua fumbo, unahitaji kuzungusha kwenye mhimili wa kuratibu ili kutafuta vipengele muhimu na kufanya kazi navyo. Harakati kama hizo hazionyeshwa mara chache katika fomula, tu katika hali maalum. Inashauriwa kuanza kuunganisha nyuso za makali kutoka kwa vipengele vya safu za chini, baada ya mzunguko huo cubes zote muhimu zitashuka kutoka safu ya kati hadi safu ya chini.

Kutatua fumbo - kutengeneza msalaba wa pili

Katika hatua ya nne, toy inapinduliwa chini. Kutatua uso wa mwisho ni sehemu ngumu zaidi ya algorithm ya mchemraba wa 3x3 Rubik kwa Kompyuta. Njia za mzunguko ni ndefu na ngumu, na utekelezaji wao utahitaji huduma maalum. Madhumuni ya hatua ni kuweka sehemu za mbavu mahali pao kwa kuchora zaidi msalaba. Mwelekeo wa sehemu za mbavu unaweza kuwa sio sahihi. Fomula ya harakati ya mchemrabakuna moja tu na inapaswa kutumika hadi lengo la hatua lifikiwe.

Mizunguko ya hatua ya tano inalenga kugeuza vipengele kwa upande wa kulia. Upekee wake upo katika ukweli kwamba fomula sawa ya mzunguko hutumiwa kwa mifumo yote mitatu kwenye takwimu, tofauti pekee ni katika mwelekeo wa mchemraba wenyewe.

Mfumo wa mienendo ya hatua ya 5 ni kama ifuatavyo:

• (PS_N)⁴ V (PS_N) ^{4 B' – chaguo “A”;}
• (PS_N)⁴ B' (PS_N) ^{4 C - chaguo "B";}
• (PS_N)⁴ B² (PS_N)⁴ B^{2 – B chaguo.}

С_{Н ni mzunguko wa safu mlalo ya kati kisaa, na kipeo juu ya mabano ni idadi ya marudio ya vitendo katika mabano.}

Kutatua Mafumbo - Mizunguko ya Mwisho

Katika hatua ya sita, pamoja na ya nne, cubes muhimu huwekwa mahali pao, bila kujali mwelekeo wao. Fumbo linapaswa kuzungushwa ili kipengee ambacho tayari kiko mahali pa kulia iko kwenye kona ya kushoto juu ya mchemraba. Chaguzi zilizopendekezwa kutatua fomula zinaakisi kila mmoja. Ni muhimu kurudia mizunguko hadi matokeo unayotaka yapatikane.

Hatua ya saba ndiyo iliyo kuu na ngumu zaidi. Wakati wa kuzunguka mchemraba, ukiukwaji katika safu zilizokusanyika tayari haziepukiki. Ingehitajikuzingatia kabisa harakati, vinginevyo matokeo ya mkutano yanaweza kuharibiwa bila kupunguzwa. Kama ilivyo katika hatua ya tano, kuna mlolongo mmoja tu wa harakati, lakini hurudiwa mara 4. Kwanza, mizungusho inafanywa ili kuelekeza kipengele, kisha mizungusho ya kinyume inafanywa ili kurejesha safu mlalo zilizovunjika.

Mtu asisahau kuhusu kurekodi mienendo kwa kutumia herufi za alfabeti ya Kiingereza. Njia za harakati za nyuso na safu za mchemraba wa hatua hii ni kama ifuatavyo:

• (RF'R'F)² U (RF'R'F)^{2 – chaguo "a";}
• (RF'R'F)² U' (RF'R'F)^{2– chaguo "b";}
• (RF'R'F)² U² (RF'R'F)^{2– chaguo "katika".}

B - mzunguko wa uso wa juu kwa digrii 90, B' - mzunguko wa uso sawa kinyume cha saa, na B2 - kuzungusha mara mbili.

Utata wa jukwaa uko katika tathmini sahihi ya eneo la vipengee na chaguo la chaguo linalohitajika la mzunguko. Inaweza kuwa vigumu kwa wanaoanza kutambua mara moja muundo kwa usahihi na kuulinganisha na fomula sahihi.

Rubik's Cube na watoto

Fumbo gumu ni la kuvutia si kwa watu wazima tu, bali pia kwa watoto. Vijana wakawa wamiliki wa rekodi ya ulimwengu kwa kutatua Mchemraba wa Rubik. Mnamo 2015, Colin Burns, ambaye alikuwa na umri wa miaka 15 tu wakati huo, alikusanya toy hiyo kwa sekunde 5.2.

Kichezeo rahisi lakini cha kufurahisha ambacho kimeendelea kuwavutia vijana kwa zaidi ya miongo 5. Hobby ya watoto mara nyingi hukua kuwa taaluma. Kuna njia za hisabati za kutathmini suluhisho la shida za mchemraba wa Rubik. Tawi hili la hisabati linatumika kwakuandaa na kuandika algoriti za suluhisho kwa kompyuta otomatiki. Roboti ambazo hutafuta sana njia za kusuluhisha mchemraba, na hazifuati algoriti inayoendeshwa awali ya harakati, suluhisha fumbo katika sekunde 3, kwa mfano, CubeStormer 3.