Algoritmus Rubikovej kocky 3x3 pre začiatočníkov. Vzory na Rubikovej kocke 3x3

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-26 06:23

V roku 1975 si sochár Erne Rubik nechal patentovať svoj vynález s názvom „Magic Cube“. Už viac ako 40 rokov patria všetky práva na hlavolam spoločnosti blízkeho priateľa vynálezcu – Toma Kroenera – s názvom Seven Towns Ltd. Anglická firma kontroluje výrobu a predaj kocky po celom svete. V Maďarsku, Nemecku, Portugalsku a Číne si hlavolam zachoval svoj pôvodný názov, v iných krajinách sa hračka volá Rubikova kocka.

Varianty hádaniek

Klasická Rubikova kocka má 3 x 3 štvorce. Postupom času prišli na obrovské množstvo tvarov a veľkostí hračiek. Puzzle v podobe pyramídy alebo kocky 17x17 už nikoho neprekvapí. Ľudstvo však nikdy nespí na vavrínoch.

Je zrejmé, že pre začiatočníkov tejto kocky neexistuje žiadna montážna schéma. Proces skladania a riešenia hádanky môže trvať roky. V poslednom čase záujem o kocku rastie nielen v Ázii a Európe, ale ajkde hračka nebola veľmi populárna napríklad v USA. Jeden z fanúšikov Rubikovej kocky nakrútil skladanie puzzle 17 x 17. Celková dĺžka videa je 7,5 hodiny, natáčanie prebiehalo cez týždeň.

Rastúci dopyt vytvára ponuku. Niekedy sú modely na predaj neuveriteľné a nie je vždy jasné, ako budú vyzerať po zložení. Každá krajina má svoj obľúbený druh hračiek.

Čo je to speedcubing?

Fanúšikovia hry organizujú skutočné súťaže v rýchlosti riešenia kocky. V predaji sú špeciálne "vysokorýchlostné" hádanky. Mechanizmus otáčania takýchto Rubikových kociek je veľmi kvalitný a otáčanie plôch a radov sa dá robiť pohybom jedného prsta.

World Cube Association (WCA) je nezisková organizácia podporujúca hnutie speedcubing. WCA pravidelne organizuje súťaže po celom svete. Takmer všetky krajiny majú zástupcov organizácie. Účastníkom speedcubingového podujatia sa môže stať každý, stačí sa zaregistrovať na stránke a splniť montážny štandard. Najobľúbenejšou disciplínou takýchto súťaží je rýchlostná montáž Rubikovej kocky 3x3. Štandard na účasť sú 3 minúty, no aj keď človek nedokáže vyriešiť problém v určenom čase, aj tak ho na podujatie pustia. Môžete sa prihlásiť na akúkoľvek disciplínu, ale musíte prísť s vlastnou hádankou.

Rekord v riešení Rubikovej kocky 3x3 patrí Sub1, robotovi, ktorý vytvoril inžinier Albert Beer. Stroj je schopný vyriešiť hádanku pre akciesekúnd, kým človeku to trvá 4,7 sekundy (úspech Matsa Valka v roku 2016). Ako vidíte, účastníci hnutia speedcubing majú na koho vzhliadať.

Aké algoritmy existujú na riešenie Rubikovej kocky 3x3?

Existuje mnoho spôsobov, ako vyriešiť slávnu hádanku. Varianty schém zostavenia Rubikovej kocky 3x3 boli vyvinuté pre začiatočníkov aj pokročilých s komplikovanými schémami: 4x4, 6x6 a dokonca 17x17.

Variant puzzle 3x3 väčšina fanúšikov považuje za obľúbenú klasiku. Preto existuje oveľa viac návodov, ako vyriešiť Rubikovu kocku 3x3 ako ktorýkoľvek iný.

Ako by malo puzzle vyzerať?

Hračku podľa schémy je možné zostaviť len z vopred pripravenej pozície. Ak sú vzory na stranách kocky umiestnené nesprávne, nebude možné to vyriešiť pomocou algoritmu zostavy 3x3 Rubikovej kocky pre začiatočníkov. Existuje súbor takýchto pozícií pre rôzne riešenia.

Na obrázku je „biely kríž“alebo jednoducho „kríž“– východiskový bod najjednoduchšieho spôsobu riešenia Rubikovej kocky 3x3. Hračku sa odporúča správne rozobrať a zložiť.

Označenia schém a spôsoby otáčania kocky

Skôr ako začnete rozoberať vzorce Rubikovej kocky 3x3, mali by ste sa naučiť notáciu používanú v speedcubingu. Všetky pohyby puzzle sú označené veľkými písmenami. Neprítomnosť apostrofu nad symbolom znamená, že ak je symbol otočený v smere hodinových ručičiekje, potom otočte opačným smerom.

Prvé písmená anglických (alebo ruských) slov označujúcich pohyby sú všeobecne akceptované:

• front - F alebo Ф - otočenie prednej strany;
• späť - B alebo T - rotácia zadnej strany;
• vľavo - L alebo L - otočenie ľavého radu;
• right - R alebo R - rotácia pravého radu;
• hore – U alebo B – otočenie horného riadku;
• dole -D alebo H - otočenie spodného riadku.

Ukazovatele môžu byť tiež použité na zmenu polohy kocky v priestore - zachytávacie pohyby. Aj tu je všetko jednoduché, zo školského kurzu geometrie každý pozná súradnicové osi X, Y a Z. Pohyb X znamená, že kocku treba otočiť o plochu F na miesto plochy U, keď posunutie Y - F by sa malo uskutočniť L a pri otáčaní sa Z - F presunie na R.

Nasledujúca skupina symbolov sa používa zriedkavo, používa sa pri vytváraní vzorov vzorov:

• M - otočenie v strednom rade, medzi pravou (R/R) a ľavou (L/L);
• S - otočenie prostredného radu, medzi predným (F/F) a zadným (B/T);
• E – otočte stredný rad medzi horným (U/B) a spodným (D/H).

Prečo zbierať vzory na stranách kocky?

Na stretnutiach speedcubingu sa súťaží nielen v riešení hlavolamov, ale aj v schopnosti vytvárať rôzne vzory na Rubikovej kocke 3x3. Robia to preto, aby rýchlo a jednoducho zhromaždili kocku v požadovanej polohe.

Existuje obrovské množstvo schém na zostavenie rôznych vzorov: „bodky“, „šach“, „bodky so šachom“,„cik-cak“, „murár“, „kocka v kocke v kocke“a mnohé ďalšie. Len na klasickú skladačku je ich viac ako 46. Rozoberať hračku považujú majstri speedcubingu za hanbu. Vytváranie vzorov na Rubikovej kocke 3x3 je tiež skvelý spôsob, ako si precvičiť a zlepšiť svoje zručnosti.

Na obrázku sú variácie rôznych vzorov puzzle. Nižšie je uvedených niekoľko ďalších vzorcov na zostavenie najzaujímavejších vzorov z pozície kríža:

• šach - M²E²S^2;
• cikcak - (PLFT)3;
• four z - (PLFT)³B²N^2;
• Plummerov kríž - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• kocka v kocke v kocke - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

Algoritmus 3x3 Rubikovej kocky pre začiatočníkov

Hoci existuje veľa spôsobov, ako vyriešiť hádanku, jednoduché a jasné schémy pre začiatočníkov nie je také ľahké nájsť. S každým dokončeným montážnym krokom sa receptúry 3x3 kocky Rubik stávajú zložitejšími. Je potrebné nielen správne zmeniť vzor, ale aj uložiť to, čo bolo urobené predtým. Nižšie je jedna z možností, ako jednoducho vyriešiť Rubikovu kocku 3x3.

Konvenčne možno celý proces rozdeliť do nasledujúcich etáp:

1. Montáž kríža na vrchole kocky.
2. Správne zloženie celej hornej časti tváre.
3. Pracujeme na stredných vrstvách.
4. Správna montáž rebier posledného radu.
5. Krížová montážspodný okraj.
6. Správna orientácia rohov poslednej steny kocky.

Riešenie hlavolamov – prípravné práce

Prvý krok je najjednoduchší. Začiatočníci si môžu vyskúšať svoju ruku a precvičiť si vytváranie kociek podľa poskytnutých pokynov, ale tento proces bude trvať dlho.

Musíte vybrať vrchnú stranu a farbu, ktorá sa bude zbierať ako prvá. Algoritmus zostavy 3x3 Rubikovej kocky pre začiatočníkov bol vyvinutý z pozície "kríža". Nie je ťažké to urobiť, musíte vybrať centrálnu farbu, nájsť 4 okrajové prvky rovnakého odtieňa a zdvihnúť ich na vybranú tvár. Farebná šípka na obrázku označuje požadovaný diel. Možnosti umiestnenia požadovaného prvku môžu byť rôzne, v závislosti od toho sú opísané 2 postupnosti akcií A a B. Náročnosť spočíva v pokračovaní kríža po stranách kocky. Môžete sa bližšie pozrieť na konečnú podobu javiska na obrázku uverejnenom vyššie.

Riešenie hádanky – pracujte v strednom rade

V tejto fáze 3x3 Rubikovej kocky pre začiatočníkov musíte nájsť a zostaviť rohové prvky hornej strany. Konečným výsledkom by malo byť úplné riešenie krížovej plochy a horného radu hádanky.

Na obrázku sú tri možné fazetové vzory. Ak si vyberiete jednu z metód A, B alebo C, musíte zhromaždiť všetky 4 rohy kocky. zapamätanie sirotačné algoritmy a ich precvičovanie, zručnosti a zvládnutie skladania puzzle. Je zbytočné uvažovať o vzorcoch a predstavovať si postup, oveľa jednoduchšie je vziať kocku a vyskúšať všetky metódy v praxi.

Tretí krok sa zdá jednoduchý, ale je to len zdanie. Na jeho vyriešenie sú opísané dve situácie vzorov a podľa toho sú zostavené dva rotačné vzorce. Pri ich aplikácii je potrebné pamätať na zachovanie predtým dosiahnutých výsledkov. Majstri si neustále uchovávajú v pamäti posledné 3-4 otáčky, aby v prípade zlyhania vrátili kocku do pôvodného stavu.

Ak chcete vyriešiť hádanku, musíte ju otočiť pozdĺž súradnicovej osi pri hľadaní potrebných prvkov a práci s nimi. Takéto pohyby sa vo vzorcoch zobrazujú len zriedka, iba v špeciálnych prípadoch. Odporúča sa začať s montážou okrajových plôch z prvkov spodných radov, po takomto otočení všetky potrebné kocky zostúpia zo stredného radu do spodného radu.

Vyriešenie hádanky – vytvorenie druhého krížika

V štvrtej fáze sa hračka otočí hore nohami. Riešenie poslednej steny je pre začiatočníkov najťažšou časťou algoritmu 3x3 Rubikovej kocky. Vzorce rotácie sú dlhé a zložité a ich vykonávanie si bude vyžadovať osobitnú starostlivosť. Účelom akcie je umiestniť rebrové prvky na ich miesta pre ďalšie kreslenie kríža. Orientácia častí rebier môže byť nesprávna. Vzorec pohybu kockyje len jeden a mal by sa používať, kým sa nedosiahne cieľ etapy.

Otáčanie piatej fázy je zamerané na otočenie prvkov na pravú stranu. Jeho zvláštnosť spočíva v tom, že pre všetky tri vzory na obrázku je použitý rovnaký rotačný vzorec, rozdiel je len v orientácii samotnej kocky.

Vzorce pre pohyby 5. etapy sú nasledovné:

• (PS_N)⁴ V (PS_N) ^{4 B' – možnosť „A“;}
• (PS_N)⁴ B' (PS_N) ^{4 C – možnosť „B“;}
• (PS_N)⁴ B² (PS_N)⁴ B^{2 – možnosť B.}

С_{Н je otočenie prostredného riadku v smere hodinových ručičiek a exponent nad zátvorkou je počet opakovaní akcií v zátvorkách.}

Riešenie hádaniek – posledné zatočenia

V šiestej, ako aj vo štvrtej fáze sa potrebné kocky umiestňujú na svoje miesta bez ohľadu na ich orientáciu. Hádanka by mala byť otočená tak, aby prvok, ktorý je už na správnom mieste, sa nachádzal úplne v ľavom rohu v hornej časti kocky. Možnosti navrhované na vyriešenie vzorca sa navzájom zrkadlia. Je potrebné opakovať rotácie, kým sa nedosiahne požadovaný výsledok.

Siedma etapa je najslávnostnejšia a najťažšia. Pri otáčaní kocky sú nevyhnutné porušenia v už zostavených riadkoch. Potreboval byúplne sa zamerajte na pohyby, inak môže byť výsledok zhromaždenia nenávratne zničený. Rovnako ako v piatej fáze je len jedna sekvencia pohybov, ktorá sa však opakuje 4-krát. Najprv sa vykonajú rotácie na orientáciu prvku, potom sa vykonajú spätné rotácie, aby sa obnovili prerušené riadky.

Netreba zabúdať na zaznamenávanie pohybov pomocou znakov anglickej abecedy. Vzorce pre pohyby plôch a radov kocky v tejto fáze sú nasledovné:

• (RF'R'F)² U (RF'R'F)^{2 – možnosť "a";}
• (RF'R'F)² U' (RF'R'F)^{2– možnosť „b“;}
• (RF'R'F)² U² (RF'R'F)^{2– možnosť „v“.}

B - otočenie hornej strany o 90 stupňov, B' - otočenie tej istej strany proti smeru hodinových ručičiek a B2 - dvojité otočenie.

Náročnosť javiska je v správnom posúdení umiestnenia prvkov a voľbe požadovanej možnosti rotácie. Pre začiatočníkov môže byť ťažké okamžite správne identifikovať vzor a spojiť ho so správnym vzorcom.

Rubikova kocka a deti

Tricky puzzle je zaujímavé nielen pre dospelých, ale aj pre deti. Tínedžeri sa stali svetovými rekordérmi v riešení Rubikovej kocky. V roku 2015 Colin Burns, ktorý mal vtedy iba 15 rokov, zložil hračku za 5,2 sekundy.

Jednoduchá, no zábavná hračka, ktorá neprestáva fascinovať mladú generáciu už viac ako 5 desaťročí. Záľuba detí sa často vyvinie v povolanie. Na vyhodnotenie riešenia úloh Rubikovej kocky existujú matematické metódy. Toto odvetvie matematiky sa používa nanavrhovanie a písanie algoritmov riešení pre automatizované počítače. Roboty, ktoré skutočne hľadajú spôsoby, ako vyriešiť kocku a neriadia sa vopred nastaveným algoritmom pohybov, vyriešia hádanku za 3 sekundy, napríklad CubeStormer 3.