الگوریتم مکعب روبیک 3x3 برای مبتدیان. الگوهای روی مکعب روبیک 3x3

2024 نویسنده: Sierra Becker | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-26 04:50

در سال 1975، مجسمه ساز ارنه روبیک اختراع خود را به نام "مکعب جادویی" به ثبت رساند. برای بیش از 40 سال، تمام حقوق این پازل متعلق به شرکت یکی از دوستان نزدیک مخترع - تام کرونر - به نام Seven Towns Ltd است. این شرکت انگلیسی تولید و فروش مکعب را در سراسر جهان کنترل می کند. در مجارستان، آلمان، پرتغال و چین، این پازل نام اصلی خود را حفظ کرده است، در کشورهای دیگر این اسباب بازی مکعب روبیک نامیده می شود.

تغییرهای پازل

مکعب روبیک کلاسیک 3 در 3 مربع است. با گذشت زمان، آنها به تعداد زیادی شکل و اندازه برای اسباب بازی ها دست یافتند. هیچ کس نمی تواند کسی را با یک پازل به شکل هرم یا مکعب 17x17 شگفت زده کند. با این حال، بشریت هرگز بر موفقیت های خود تکیه نمی کند.

بدیهی است که هیچ طرح مونتاژی برای مبتدیان این مکعب وجود ندارد. روند جمع آوری و حل پازل می تواند سال ها طول بکشد. اخیراً علاقه به مکعب نه تنها در آسیا و اروپا، بلکه در حال افزایش استجایی که اسباب بازی خیلی محبوب نبود، به عنوان مثال، در ایالات متحده. یکی از طرفداران مکعب روبیک از مونتاژ پازل 17 در 17 فیلمبرداری کرده است.مدت کلی ویدیو 7.5 ساعت است، تصویربرداری در طول هفته انجام شده است.

رشد تقاضا باعث ایجاد عرضه می شود. گاهی اوقات مدل های فروش باورنکردنی هستند و همیشه مشخص نیست که در هنگام مونتاژ چگونه به نظر می رسند. هر کشوری انواع اسباب بازی مورد علاقه خود را دارد.

speedcubing چیست؟

هواداران بازی مسابقات واقعی را در سرعت حل مکعب ترتیب می دهند. در فروش پازل های ویژه "سرعت بالا" وجود دارد. مکانیسم چرخش این گونه مکعب های روبیک بسیار با کیفیت است و چرخش صورت ها و ردیف ها با حرکت یک انگشت قابل انجام است.

انجمن جهانی مکعب (WCA) یک سازمان غیرانتفاعی است که از جنبش سرعت مکعب حمایت می کند. WCA به طور منظم مسابقاتی را در سراسر جهان سازماندهی می کند. تقریباً همه کشورها نمایندگانی از این سازمان دارند. هر کسی می تواند در یک رویداد Speedcubing شرکت کند، فقط باید در سایت ثبت نام کنید و استاندارد مونتاژ را رعایت کنید. محبوب ترین رشته در چنین مسابقاتی مونتاژ سرعت مکعب روبیک 3x3 است. استاندارد شرکت 3 دقیقه است، اما حتی اگر فردی نتواند در زمان تعیین شده مشکل را حل کند، باز هم اجازه حضور در رویداد را خواهد داشت. شما می توانید برای هر رشته ای ثبت نام کنید، اما باید با پازل خود بیایید.

رکورد حل مکعب روبیک 3x3 متعلق به Sub1 است، رباتی که توسط مهندس آلبرت بیر ساخته شده است. این دستگاه قادر به حل پازل برای سهام استثانیه، در حالی که برای یک انسان 4.7 ثانیه طول می کشد (دستاورد متس والک در سال 2016). همانطور که می بینید، شرکت کنندگان در جنبش اسپیدکابینگ کسی را دارند که به دنبال او باشند.

چه الگوریتم هایی برای حل مکعب روبیک 3x3 وجود دارد؟

راه های زیادی برای حل پازل معروف وجود دارد. انواع طرح‌های مونتاژ مکعب روبیک 3x3 برای افراد مبتدی و پیشرفته با طرح‌های پیچیده ایجاد شده است: 4x4، 6x6 و حتی 17x17.

نوع پازل 3x3 توسط اکثر طرفداران کلاسیک مورد علاقه در نظر گرفته می شود. بنابراین، دستورالعمل‌های بسیار بیشتری در مورد چگونگی حل مکعب روبیک 3x3 نسبت به سایرین وجود دارد.

پازل باید چگونه باشد؟

امکان مونتاژ یک اسباب بازی طبق طرح فقط از یک موقعیت از پیش آماده شده وجود دارد. اگر الگوهای روی وجه مکعب به درستی قرار نگرفته باشند، حل آن با استفاده از الگوریتم مونتاژ مکعب روبیک 3x3 برای مبتدیان امکان پذیر نخواهد بود. مجموعه ای از چنین موقعیت هایی برای راه حل های مختلف وجود دارد.

شکل یک "صلیب سفید" یا به سادگی "صلیب" را نشان می دهد - نقطه شروع ساده ترین راه برای حل یک مکعب روبیک 3x3. توصیه می شود اسباب بازی را به درستی جدا کرده و تا کنید.

تعیین طرح و روشهای چرخاندن مکعب

قبل از شروع به جداسازی فرمول های مکعب روبیک 3x3، باید نمادهای مورد استفاده در Speedcubing را یاد بگیرید. تمام حرکات پازل با حروف بزرگ نشان داده شده است. عدم وجود آپستروف در بالای نماد به این معنی است که در صورت نماد، چرخش در جهت عقربه های ساعت استاست، سپس در جهت مخالف بچرخانید.

حروف اول کلمات انگلیسی (یا روسی) که حرکات را نشان می دهند به طور کلی پذیرفته شده اند:

• جلو - F یا Ф - چرخش سمت جلو؛
• پشت - B یا T - چرخش پشت;
• چپ - L یا L - چرخش ردیف چپ؛
• راست - R یا R - چرخش ردیف راست؛
• بالا - U یا B - چرخش ردیف بالا؛
• پایین -D یا H - چرخش ردیف پایین.

همچنین، از اشاره گرها می توان برای تغییر موقعیت مکعب در فضا - حرکات رهگیری استفاده کرد. در اینجا هم همه چیز ساده است، از دوره هندسه مدرسه، همه محورهای مختصات X، Y و Z را می شناسند. حرکت X به این معنی است که مکعب باید با وجه F به محل وجه U بچرخد. با جابجایی Y - F، باید L انجام شود، و هنگام چرخش Z - F به سمت R حرکت می کند.

گروه نمادهای زیر به ندرت استفاده می شود، در هنگام ترسیم الگوهای الگوها استفاده می شود:

• M - چرخش ردیف وسط، بین راست (R/R) و چپ (L/L)؛
• S - چرخش ردیف وسط، بین جلو (F/F) و عقب (B/T)؛
• E - ردیف وسط را بین بالا (U/B) و پایین (D/H) بچرخانید.

چرا الگوهای روی صورت مکعب جمع آوری کنیم؟

در جلسات Speedcubing، آنها نه تنها در حل پازل، بلکه در توانایی ساخت الگوهای مختلف روی مکعب روبیک 3x3 با هم رقابت می کنند. آنها این کار را به منظور جمع آوری سریع و آسان مکعب در موقعیت مورد نظر انجام می دهند.

تعداد زیادی طرح برای مونتاژ انواع الگوها وجود دارد: "نقطه"، "شطرنج"، "نقطه با شطرنج"،"زیگزاگ"، "ماسون"، "مکعب در یک مکعب در یک مکعب" و بسیاری دیگر. فقط برای پازل کلاسیک بیش از 46 مورد وجود دارد. اساتید Speedcubing جدا کردن اسباب بازی را شرم آور می دانند. همچنین، ساختن الگوهای روی مکعب روبیک 3×3 راهی عالی برای تمرین و بهبود مهارت‌های شماست.

تصویر تنوع الگوهای مختلف پازل را نشان می دهد. در زیر چند فرمول دیگر برای مونتاژ جالب ترین الگوها از موقعیت صلیب آورده شده است:

• شطرنج - M²E²S^۲;
• زیگزاگ - (PLFT)3;
• four z - (PLFT)³B²N^۲;
• Plummer's Cross - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L^۲ FN^2B';
• مکعب در یک مکعب در یک مکعب - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

الگوریتم مکعب روبیک 3x3 برای مبتدیان

اگرچه راه های زیادی برای حل این معما وجود دارد، اما پیدا کردن طرح های ساده و واضح برای مبتدیان چندان آسان نیست. با هر مرحله مونتاژ کامل، فرمول های مکعب 3x3 روبیک دشوارتر می شوند. لازم است نه تنها الگو را به درستی تغییر دهید، بلکه باید آنچه را که قبلا انجام شده است ذخیره کنید. در زیر یکی از گزینه ها برای حل آسان مکعب روبیک 3x3 آمده است.

به طور متعارف، کل فرآیند را می توان به مراحل زیر تقسیم کرد:

1. مونتاژ صلیب در بالای مکعب.
2. ترکیب صحیح کل صورت.
3. کار بر روی لایه های میانی.
4. مونتاژ صحیح دنده های ردیف آخر.
5. مونتاژ متقاطعلبه پایینی.
6. جهت گیری صحیح گوشه های آخرین وجه مکعب.

حل پازل - کار مقدماتی

اولین قدم ساده ترین است. مبتدیان می توانند تلاش خود را انجام دهند و طبق دستورالعمل های ارائه شده، ساختن الگوهای مکعبی را تمرین کنند، اما این روند زمان زیادی خواهد برد.

شما باید ابتدا چهره بالایی و رنگی را که جمع آوری می شود انتخاب کنید. الگوریتم مونتاژ مکعب روبیک 3x3 برای مبتدیان از موقعیت "متقاطع" توسعه یافته است. ساختن آن دشوار نیست، باید رنگ مرکزی را انتخاب کنید، 4 عنصر لبه از همان سایه را پیدا کنید و آنها را به صورت انتخابی بالا ببرید. فلش رنگی در تصویر قسمت مورد نظر را نشان می دهد. گزینه های مکان عنصر مورد نظر ممکن است متفاوت باشد، بسته به این، 2 دنباله از اقدامات A و B توضیح داده شده است. مشکل در ادامه صلیب در امتداد دو طرف مکعب است. می توانید شکل نهایی مرحله را در تصویر ارسال شده در بالا نگاه دقیق تری بیندازید.

راه حل پازل - روی ردیف وسط کار کنید

در این مرحله از مکعب روبیک 3x3 برای مبتدیان، باید عناصر گوشه بالای صورت را پیدا و مونتاژ کنید. نتیجه نهایی باید راه حل کامل برای صورت متقاطع و ردیف بالای پازل باشد.

تصویر سه الگوی وجه ممکن را نشان می دهد. با انتخاب یکی از روش های A، B یا C، باید هر 4 گوشه مکعب را جمع آوری کنید. به یاد آوردنالگوریتم های چرخش و تمرین آنها، مهارت ها و تسلط بر مونتاژ پازل به دست می آید. در نظر گرفتن فرمول ها و تصور فرآیند بیهوده است، گرفتن یک مکعب و آزمایش تمام روش ها در عمل بسیار ساده تر است.

گام سوم ساده به نظر می رسد، اما فقط ظاهری است. برای حل آن، دو موقعیت از الگوها شرح داده شده و بر این اساس، دو فرمول چرخش تدوین شده است. هنگام استفاده از آنها، لازم است به یاد داشته باشید که نتایج به دست آمده قبلی را حفظ کنید. استادان دائماً 3-4 چرخش آخر را در حافظه نگه می دارند تا در صورت خرابی، مکعب را به حالت اولیه برگردانند.

برای حل پازل، باید آن را در امتداد محور مختصات بچرخانید و عناصر لازم را جستجو کنید و با آنها کار کنید. چنین حرکاتی فقط در موارد خاص به ندرت در فرمول ها نمایش داده می شوند. توصیه می شود که مونتاژ لبه ها را از عناصر ردیف های پایین شروع کنید، پس از این چرخش ها، تمام مکعب های لازم از ردیف وسط به ردیف پایین فرود می آیند.

حل پازل - ساختن صلیب دوم

در مرحله چهارم، اسباب بازی وارونه می شود. حل آخرین چهره دشوارترین بخش الگوریتم مکعب روبیک 3x3 برای مبتدیان است. فرمول های چرخش طولانی و پیچیده هستند و اجرای آنها به دقت خاصی نیاز دارد. هدف از عمل قرار دادن عناصر دنده در مکان های خود برای ترسیم بیشتر صلیب است. جهت گیری قسمت های دنده ممکن است نادرست باشد. فرمول حرکت مکعبفقط یک مورد وجود دارد و باید تا رسیدن به هدف مرحله اعمال شود.

چرخش های مرحله پنجم با هدف چرخاندن عناصر به سمت راست انجام می شود. ویژگی آن در این واقعیت نهفته است که از فرمول چرخش یکسانی برای هر سه الگوی موجود در شکل استفاده شده است، تنها تفاوت در جهت گیری خود مکعب است.

فرمول حرکات مرحله پنجم به شرح زیر است:

• (PS_N)⁴ V (PS_N) ^{4 B' – گزینه "A"؛}
• (PS_N)⁴ B' (PS_N) ^{4 C - گزینه "B"؛}
• (PS_N)⁴ B^۲ (PS_N)⁴ B^{2 – گزینه B.}

С_{Н چرخش ردیف وسط در جهت عقربه‌های ساعت است و توان بالای براکت تعداد تکرار اعمال در پرانتز است.}

حل پازل - آخرین چرخش

در مرحله ششم و همچنین در مرحله چهارم، مکعب های لازم بدون توجه به جهت آنها در جای خود قرار می گیرند. پازل باید به گونه ای چرخانده شود که عنصری که قبلاً در جای مناسب قرار دارد در گوشه سمت چپ بالای مکعب قرار گیرد. گزینه های پیشنهادی برای حل فرمول همدیگر را منعکس می کنند. لازم است چرخش ها را تا حصول نتیجه مطلوب تکرار کنید.

هفتمین مرحله جدی ترین و دشوارترین مرحله است. هنگام چرخش مکعب، نقض در ردیف های از قبل مونتاژ شده اجتناب ناپذیر است. نیاز داردبه طور کامل روی حرکات تمرکز کنید، در غیر این صورت ممکن است نتیجه مونتاژ به طور جبران ناپذیری خراب شود. همانطور که در مرحله پنجم، فقط یک دنباله از حرکات وجود دارد، اما 4 بار تکرار می شود. ابتدا چرخش ها برای جهت دهی عنصر انجام می شود، سپس چرخش معکوس برای بازیابی ردیف های شکسته انجام می شود.

نباید ضبط حرکات را با استفاده از حروف الفبای انگلیسی فراموش کرد. فرمول حرکات صورت ها و ردیف های مکعب این مرحله به شرح زیر است:

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

B - چرخش چهره بالایی 90 درجه، B' - چرخش همان صورت در خلاف جهت عقربه‌های ساعت، و B2 - چرخش دو برابر.

پیچیدگی مرحله در ارزیابی صحیح محل قرارگیری عناصر و انتخاب گزینه چرخش مورد نیاز است. برای مبتدیان تشخیص درست الگو و تطبیق آن با فرمول صحیح ممکن است دشوار باشد.

مکعب روبیک و کودکان

پازل حیله‌گر نه تنها برای بزرگسالان، بلکه برای کودکان نیز جالب است. نوجوانان رکورددار حل مکعب روبیک شدند. در سال 2015، کالین برنز، که در آن زمان فقط 15 سال داشت، این اسباب بازی را در 5.2 ثانیه مونتاژ کرد.

یک اسباب بازی ساده و در عین حال سرگرم کننده که برای بیش از ۵ دهه همچنان نسل جوان را مجذوب خود کرده است. سرگرمی کودکان اغلب به یک حرفه تبدیل می شود. روش های ریاضی برای ارزیابی حل مسائل مکعب روبیک وجود دارد. این شاخه از ریاضیات برایطراحی و نوشتن الگوریتم های راه حل برای رایانه های خودکار. روبات‌هایی که واقعاً به دنبال راه‌هایی برای حل مکعب هستند و از الگوریتم از پیش تعیین شده حرکات پیروی نمی‌کنند، معما را در 3 ثانیه حل می‌کنند، مثلاً CubeStormer 3.