Ռուբիկի խորանարդ 3x3 ալգորիթմ սկսնակների համար: Նախշեր Ռուբիկի խորանարդի վրա 3x3

2024 Հեղինակ: Sierra Becker | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-02-26 05:20

1975 թվականին քանդակագործ Էռնե Ռուբիկը արտոնագրեց իր գյուտը, որը կոչվում էր «Կախարդական խորանարդ»։ Ավելի քան 40 տարի փազլի բոլոր իրավունքները պատկանում են գյուտարարի մտերիմ ընկեր Թոմ Քրոների ընկերությանը, որը կոչվում է Seven Towns Ltd: Անգլիական ֆիրման վերահսկում է խորանարդի արտադրությունն ու վաճառքն ամբողջ աշխարհում։ Հունգարիայում, Գերմանիայում, Պորտուգալիայում և Չինաստանում փազլը պահպանել է իր սկզբնական անվանումը, այլ երկրներում խաղալիքը կոչվում է Ռուբիկի խորանարդ։

Փազլների տատանումներ

Դասական Ռուբիկի խորանարդը 3-ից 3 քառակուսի է: Ժամանակի ընթացքում նրանք հայտնվեցին խաղալիքների համար հսկայական քանակությամբ ձևերի և չափերի: Ոչ ոք չի կարող որևէ մեկին զարմացնել բուրգի կամ 17x17 խորանարդի տեսքով փազլով։ Այնուամենայնիվ, մարդկությունը երբեք չի կանգնում իր դափնիների վրա:

Ակնհայտ է, որ այս խորանարդի սկսնակների համար հավաքման սխեմա չկա: Փազլը հավաքելու և լուծելու գործընթացը կարող է տարիներ տևել: Վերջին շրջանում խորանարդի նկատմամբ հետաքրքրությունն աճում է ոչ միայն Ասիայում և Եվրոպայում, այլևորտեղ խաղալիքն այնքան էլ տարածված չէր, օրինակ՝ ԱՄՆ-ում։ Ռուբիկի խորանարդի երկրպագուներից մեկը նկարահանել է 17-ը 17-ի հավաքումը։Տեսանյութի ընդհանուր տևողությունը 7,5 ժամ է, նկարահանումն իրականացվել է շաբաթվա ընթացքում։

Աճող պահանջարկը ստեղծում է առաջարկ. Երբեմն վաճառվող մոդելները անհավանական են լինում, և միշտ չէ, որ պարզ է, թե ինչպես են դրանք հավաքվելիս: Յուրաքանչյուր երկիր ունի իր սիրելի խաղալիքների տեսակը։

Ի՞նչ է speedcubing-ը:

Խաղի երկրպագուները իրական մրցումներ են կազմակերպում խորանարդը լուծելու արագությամբ։ Վաճառքում կան հատուկ «գերարագ» փազլներ։ Նման Ռուբիկի խորանարդների պտտման մեխանիզմը շատ որակյալ է, իսկ դեմքերի ու շարքերի պտույտները կարելի է կատարել մեկ մատի շարժումով։

Համաշխարհային խորանարդի ասոցիացիան (WCA) շահույթ չհետապնդող կազմակերպություն է, որն աջակցում է speedcubing շարժմանը: WCA-ն պարբերաբար մրցույթներ է կազմակերպում ամբողջ աշխարհում: Գրեթե բոլոր երկրներն ունեն կազմակերպության ներկայացուցիչներ։ Յուրաքանչյուր ոք կարող է դառնալ արագընթաց միջոցառման մասնակից, պարզապես անհրաժեշտ է գրանցվել կայքում և համապատասխանել հավաքման ստանդարտին: Նման մրցումներում ամենահայտնի կարգը Ռուբիկի խորանարդի 3x3 արագության հավաքումն է: Մասնակցության չափանիշը 3 րոպեն է, բայց եթե նույնիսկ անձը չկարողանա լուծել խնդիրը սահմանված ժամկետում, այնուամենայնիվ նրան թույլ կտան մասնակցել միջոցառմանը։ Դուք կարող եք գրանցվել ցանկացած կարգապահության համար, բայց դուք պետք է գաք ձեր սեփական գլուխկոտրուկով:

3x3 Ռուբիկի խորանարդը լուծելու ռեկորդը պատկանում է Sub1 ռոբոտին, որը ստեղծվել է ինժեներ Ալբերտ Բիրի կողմից: Մեքենան ի վիճակի է լուծել բաժնետոմսերի համար նախատեսված գլուխկոտրուկըվայրկյան, մինչդեռ մարդուն 4,7 վայրկյան է պահանջվում (2016 թվականին Մաթս Վալկի ձեռքբերումը): Ինչպես տեսնում եք, արագընթաց շարժման մասնակիցները ունեն մեկին, ում պետք է փնտրեն:

Ի՞նչ ալգորիթմներ կան 3x3 Ռուբիկի խորանարդը լուծելու համար:

Հայտնի գլուխկոտրուկը լուծելու բազմաթիվ եղանակներ կան։ Ռուբիկի խորանարդի հավաքման սխեմաների 3x3 տարբերակները մշակվել են ինչպես սկսնակների, այնպես էլ առաջադեմ մարդկանց համար՝ բարդ սխեմաներով՝ 4x4, 6x6 և նույնիսկ 17x17:

3x3 փազլի տարբերակը համարվում է սիրված դասական երկրպագուների մեծամասնության կողմից: Հետևաբար, Ռուբիկի խորանարդը 3x3 լուծելու վերաբերյալ շատ ավելի շատ հրահանգներ կան, քան որևէ այլ:

Ինչպիսի՞ն պետք է լինի փազլը:

Խաղալիքը ըստ սխեմայի հնարավոր է հավաքել միայն նախապես պատրաստված դիրքից։ Եթե խորանարդի երեսների նախշերը սխալ տեղակայված են, ապա այն հնարավոր չի լինի լուծել՝ օգտագործելով 3x3 Ռուբիկի խորանարդի հավաքման ալգորիթմը սկսնակների համար: Տարբեր լուծումների համար կա նման դիրքերի հավաքածու։

Նկարը ցույց է տալիս «սպիտակ խաչ» կամ պարզապես «խաչ»՝ 3x3 Ռուբիկի խորանարդը լուծելու ամենահեշտ ձևի մեկնարկային կետը: Խորհուրդ է տրվում խաղալիքը ճիշտ ապամոնտաժել և ծալել։

Սխեմայի նշանակումներ և խորանարդը պտտելու եղանակներ

Նախքան Ռուբիկի խորանարդի 3x3 բանաձևերի ապամոնտաժումը սկսելը, դուք պետք է սովորեք Speedcubing-ում օգտագործվող նշումը: Փազլների բոլոր շարժումները նշվում են մեծատառերով: Խորհրդանիշի վերևում ապոստրոֆի բացակայությունը նշանակում է, որ պտույտը ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ է, եթե խորհրդանիշըէ, ապա պտտվել հակառակ ուղղությամբ։

Անգլերեն (կամ ռուսերեն) շարժումներ նշանակող բառերի առաջին տառերը ընդհանուր առմամբ ընդունված են.

• առջև - F կամ Ф - առջևի կողմի պտույտ;
• հետ - B կամ T - հետևի պտույտ;
• ձախ - L կամ L - ձախ շարքի պտույտ;
• աջ - R կամ R - աջ տողի պտույտ;
• վերև - U կամ B - վերին շարքի պտույտ;
• ներքև -D կամ H - ներքևի շարքի պտույտ:

Նաև ցուցիչները կարող են օգտագործվել տիեզերքում խորանարդի դիրքը փոխելու համար՝ ընդհատման շարժումներ: Այստեղ նույնպես ամեն ինչ պարզ է՝ սկսած երկրաչափության դպրոցական դասընթացից, բոլորը գիտեն X, Y և Z կոորդինատային առանցքները: X-ի շարժումը նշանակում է, որ խորանարդը պետք է պտտվի F դեմքով մինչև U երեսի տեղը տեղափոխելով Y - F, այն պետք է տեղի ունենա L, իսկ Z - F-ը պտտելիս տեղափոխվում է R:

Սիմվոլների հետևյալ խումբը հազվադեպ է օգտագործվում, այն օգտագործվում է նախշերի նախշեր կազմելիս.

• M - միջին շարքի շրջադարձ, աջ (R/R) և ձախ (L/L);
• S - միջին շարքի շրջադարձ առջևի (F/F) և հետևի միջև (B/T);
• E - շրջեք միջին շարքը, վերևի (U/B) և ներքևի (D/H) միջև:

Ինչու՞ հավաքել նախշեր խորանարդի երեսների վրա:

Speedcubing-ի հանդիպումներում նրանք մրցում են ոչ միայն գլուխկոտրուկներ լուծելու, այլ նաև 3x3 Ռուբիկ խորանարդի վրա տարբեր նախշեր պատրաստելու ունակության մեջ: Նրանք դա անում են, որպեսզի արագ և հեշտությամբ հավաքեն խորանարդը ցանկալի դիրքում։

Գոյություն ունեն մի շարք նախշերի հավաքման սխեմաներ՝ «կետեր», «շախմատ», «շախմատով կետեր»,«zigzag», «mason», «cube in a cube in a cube» եւ շատ ուրիշներ։ Միայն դասական գլուխկոտրուկի համար դրանք 46-ից ավելին են, Speedcubing-ի վարպետները ամոթալի են համարում խաղալիքն ապամոնտաժելը։ Բացի այդ, 3x3 Ռուբիկ խորանարդի վրա նախշեր պատրաստելը հիանալի միջոց է ձեր հմտությունները մարզելու և բարելավելու համար:

Նկարը ցույց է տալիս գլուխկոտրուկների տարբեր նախշերի տատանումներ: Ստորև բերված են խաչի դիրքից ամենահետաքրքիր նախշերը հավաքելու ևս մի քանի բանաձև՝

• շախմատ - M²E²S^2;
• զիգզագ - (PLFT)3;
• չորս z - (PLFT)³B²N^2;
• Plummer's cross - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• խորանարդը խորանարդի մեջ խորանարդի մեջ - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

3x3 Ռուբիկի խորանարդի ալգորիթմ սկսնակների համար

Չնայած գլուխկոտրուկը լուծելու բազմաթիվ եղանակներ կան, սակայն սկսնակների համար պարզ և հստակ սխեմաներ գտնելն այնքան էլ հեշտ չէ: Հավաքման յուրաքանչյուր ավարտված քայլով Ռուբիկի 3x3 խորանարդի բանաձևերը ավելի դժվարանում են: Հարկավոր է ոչ միայն ճիշտ փոխել օրինաչափությունը, այլև պահպանել նախկինում արվածը։ Ստորև ներկայացված է 3x3 Ռուբիկի խորանարդը հեշտությամբ լուծելու տարբերակներից մեկը:

Պայմանականորեն ամբողջ գործընթացը կարելի է բաժանել հետևյալ փուլերի.

1. Խաչի հավաքում խորանարդի վերևում։
2. Ամբողջ դեմքի վերին հատվածի ճիշտ կազմը.
3. Աշխատում ենք միջին շերտերի վրա.
4. Վերջին շարքի կողոսկրերի ճիշտ հավաքում։
5. Խաչ հավաքումստորին եզր։
6. Խորանարդի վերջին երեսի անկյունների ճիշտ կողմնորոշում.

Փազլների լուծում - Նախապատրաստական աշխատանք

Առաջին քայլը ամենահեշտն է: Սկսնակները կարող են փորձել իրենց ուժերը և կիրառել խորանարդի նախշեր՝ համաձայն տրված հրահանգների, բայց այս գործընթացը երկար ժամանակ կպահանջի։

Դուք պետք է ընտրեք առաջին դեմքը և գույնը, որը կհավաքվի: 3x3 Ռուբիկի խորանարդի հավաքման ալգորիթմը սկսնակների համար մշակվել է «խաչ» դիրքից։ Դժվար չէ այն պատրաստել, պետք է ընտրել կենտրոնական գույնը, գտնել նույն երանգի 4 եզրային տարրեր և դրանք բարձրացնել ընտրված դեմքին։ Նկարում պատկերված գունավոր սլաքը ցույց է տալիս ցանկալի հատվածը։ Ցանկալի տարրի տեղադրման տարբերակները կարող են տարբեր լինել, կախված դրանից, նկարագրված են գործողությունների 2 հաջորդականություն A և B: Դժվարությունը կայանում է նրանում, որ խաչը շարունակվի խորանարդի կողքերով: Դուք կարող եք ավելի մոտիկից նայել բեմի վերջնական ձևին վերևում տեղադրված նկարում:

Գլուխկոտրուկի լուծում. աշխատեք միջին շարքի վրա

Սկսնակների համար նախատեսված 3x3 Ռուբիկ խորանարդի այս փուլում դուք պետք է գտնեք և հավաքեք վերին երեսի անկյունային տարրերը: Վերջնական արդյունքը պետք է լինի խաչաձև դեմքի և գլուխկոտրուկի վերին շարքի ամբողջական լուծումը:

Պատկերը ցույց է տալիս երեք հնարավոր երեսպատման նախշեր: Ընտրելով A, B կամ C մեթոդներից մեկը, դուք պետք է հավաքեք խորանարդի բոլոր 4 անկյունները: հիշելովձեռք են բերվում պտտման ալգորիթմներ և դրանք կիրառելով, գլուխկոտրուկների հավաքման հմտություններ և վարպետություն։ Բանաձևեր դիտարկելը և ընթացքը պատկերացնելն անիմաստ է, շատ ավելի հեշտ է խորանարդ վերցնել և գործնականում փորձել բոլոր մեթոդները։

Երրորդ քայլը պարզ է թվում, բայց դա միայն արտաքին տեսք է: Այն լուծելու համար նկարագրվում են օրինաչափությունների երկու իրավիճակ և, համապատասխանաբար, կազմվում են երկու պտտման բանաձևեր։ Դրանք կիրառելիս արժե հիշել նախկինում ձեռք բերված արդյունքների պահպանումը։ Վարպետներն անընդհատ հիշողության մեջ են պահում վերջին 3-4 պտույտները, որպեսզի ձախողման դեպքում խորանարդը վերադարձնեն իր սկզբնական վիճակին։

Գլուխկոտրուկը լուծելու համար հարկավոր է այն պտտել կոորդինատային առանցքի երկայնքով՝ փնտրելով անհրաժեշտ տարրերը և աշխատել դրանց հետ: Նման շարժումները հազվադեպ են դրսևորվում բանաձևերում, միայն հատուկ դեպքերում: Ցածր շարքերի տարրերից խորհուրդ է տրվում սկսել եզրերի երեսների հավաքումը, նման պտույտներից հետո բոլոր անհրաժեշտ խորանարդները միջին շարքից կիջնեն ստորին շարք։

Գլուխկոտրուկի լուծում՝ կազմելով երկրորդ խաչը

Չորրորդ փուլում խաղալիքը տակնուվրա են անում։ Վերջին դեմքը լուծելը 3x3 Ռուբիկի խորանարդի ալգորիթմի ամենադժվար մասն է սկսնակների համար: Պտտման բանաձևերը երկար են և բարդ, և դրանց կատարումը կպահանջի հատուկ խնամք: Ակցիայի նպատակն է կողոսկրերի տարրերը իրենց տեղերում տեղադրել խաչը հետագա գծելու համար: Կողերի հատվածների կողմնորոշումը կարող է սխալ լինել: Խորանարդի շարժման բանաձևըկա միայն մեկը և այն պետք է կիրառել մինչև փուլի նպատակին հասնելը։

Հինգերորդ փուլի պտույտներն ուղղված են տարրերը դեպի աջ կողմ շրջելուն։ Դրա յուրահատկությունը կայանում է նրանում, որ նկարի բոլոր երեք նախշերի համար օգտագործվում է պտտման նույն բանաձևը, միակ տարբերությունը հենց խորանարդի կողմնորոշման մեջ է։

5-րդ փուլի շարժումների բանաձևերը հետևյալն են..

• (PS_N)⁴ V (PS_N) ^{4 B' – տարբերակ «A»;}
• (PS_N)⁴ B' (PS_N) ^{4 C - տարբերակ «B»;}
• (PS_N)⁴ B² (PS_N)⁴ B^{2 – B տարբերակ.}

С_{Н-ը միջին շարքի պտույտն է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, իսկ փակագծում գտնվող ցուցիչը փակագծերում կատարվող գործողությունների կրկնությունների քանակն է:}

Փազլների լուծում - Վերջին պտույտներ

Վեցերորդ, ինչպես նաև չորրորդ փուլում անհրաժեշտ խորանարդիկները տեղադրվում են իրենց տեղերում՝ անկախ իրենց կողմնորոշումից։ Փազլը պետք է պտտել այնպես, որ տարրը, որն արդեն ճիշտ տեղում է, գտնվում է խորանարդի վերևի ձախ անկյունում: Բանաձևը լուծելու համար առաջարկվող տարբերակները հայելային են. Անհրաժեշտ է կրկնել պտույտները մինչև ցանկալի արդյունքի հասնելը։

Յոթերորդ փուլը ամենահանդիսավորն է և ամենադժվարը։ Խորանարդը պտտելիս արդեն հավաքված շարքերում խախտումներն անխուսափելի են։ Պետք էամբողջությամբ կենտրոնանալ շարժումների վրա, հակառակ դեպքում հավաքի արդյունքը կարող է անդառնալիորեն փչանալ: Ինչպես հինգերորդ փուլում, կա շարժումների միայն մեկ հաջորդականություն, բայց այն կրկնվում է 4 անգամ։ Սկզբում կատարվում են պտույտներ՝ տարրը կողմնորոշելու համար, այնուհետև՝ հակադարձ պտույտներ՝ կոտրված տողերը վերականգնելու համար:

Չի կարելի մոռանալ անգլիական այբուբենի տառերով շարժումներ գրանցելու մասին: Այս փուլի խորանարդի դեմքերի և տողերի շարժումների բանաձևերը հետևյալն են՝.

• (RF'R'F)² U (RF'R'F)^{2 – տարբերակ «a»;}
• (RF'R'F)² U' (RF'R'F)^{2 – տարբերակ «b»;}
• (RF'R'F)² U² (RF'R'F)^{2 – տարբերակ «in»:}

B - վերին երեսի պտույտ 90 աստիճանով, B' - նույն դեմքի պտույտ ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, և B2 - կրկնակի պտույտ:

Բեմի բարդությունը տարրերի տեղակայման ճիշտ գնահատման և անհրաժեշտ պտտման տարբերակի ընտրության մեջ է։ Սկսնակների համար կարող է դժվար լինել անմիջապես ճիշտ նույնականացնել օրինաչափությունը և համապատասխանեցնել այն ճիշտ բանաձևին:

Ռուբիկի խորանարդը և երեխաները

Խորամանկ փազլը հետաքրքիր է ոչ միայն մեծերի, այլև երեխաների համար։ Դեռահասները դարձել են Ռուբիկի խորանարդը լուծելու համաշխարհային ռեկորդակիրները։ 2015 թվականին Քոլին Բերնսը, ով այդ ժամանակ ընդամենը 15 տարեկան էր, խաղալիքը հավաքեց 5,2 վայրկյանում։

Պարզ, բայց զվարճալի խաղալիք, որը շարունակում է հետաքրքրել երիտասարդ սերնդին ավելի քան 5 տասնամյակ: Երեխաների հոբբին հաճախ վերածվում է մասնագիտության: Ռուբիկի խորանարդի խնդիրների լուծումը գնահատելու մաթեմատիկական մեթոդներ կան։ Մաթեմատիկայի այս ճյուղը օգտագործվում էավտոմատացված համակարգիչների համար լուծման ալգորիթմներ կազմելը և գրելը: Ռոբոտները, որոնք իսկապես ուղիներ են փնտրում՝ լուծելու խորանարդը և չեն հետևում շարժումների նախապես հիմնված ալգորիթմին, գլուխկոտրուկը լուծում են 3 վայրկյանում, օրինակ՝ CubeStormer 3։