Algoritmus Rubikovy kostky 3x3 pro začátečníky. Vzory na Rubikovu kostku 3x3

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-26 04:37

V roce 1975 si sochař Erne Rubik nechal patentovat svůj vynález nazvaný „Magic Cube“. Již více než 40 let patří všechna práva k hlavolamu společnosti blízkého přítele vynálezce - Toma Kroenera - zvaného Seven Towns Ltd. Anglická firma kontroluje výrobu a prodej kostky po celém světě. V Maďarsku, Německu, Portugalsku a Číně si hlavolam zachoval svůj původní název, v jiných zemích se hračka nazývá Rubikova kostka.

Varianty puzzle

Klasická Rubikova kostka má 3 x 3 čtverce. Postupem času přišli na obrovské množství tvarů a velikostí hraček. Puzzle v podobě pyramidy nebo kostky 17x17 už nikoho nepřekvapí. Lidstvo však nikdy neusíná na vavřínech.

Je zřejmé, že pro začátečníky této krychle neexistuje žádné schéma sestavení. Proces sestavení a vyřešení hlavolamu může trvat roky. V poslední době roste zájem o kostku nejen v Asii a Evropě, ale takékde hračka nebyla příliš populární například v USA. Jeden z fanoušků Rubikovy kostky natočil skládání puzzle 17 x 17. Celková délka videa je 7,5 hodiny, natáčení probíhalo během týdne.

Rostoucí poptávka vytváří nabídku. Někdy jsou modely na prodej neuvěřitelné a není vždy jasné, jak budou vypadat po sestavení. Každá země má svůj oblíbený druh hraček.

Co je to speedcubing?

Fanoušci hry pořádají skutečné soutěže v rychlosti řešení kostky. V prodeji jsou speciální "vysokorychlostní" hádanky. Mechanismus otáčení takových Rubikových kostek je velmi kvalitní a otočení ploch a řad lze provádět pohybem jednoho prstu.

World Cube Association (WCA) je nezisková organizace podporující hnutí speedcubing. WCA pravidelně pořádá soutěže po celém světě. Téměř všechny země mají zástupce organizace. Účastníkem akce speedcubing se může stát každý, stačí se zaregistrovat na stránce a splnit montážní standard. Nejoblíbenější disciplínou těchto soutěží je rychlostní skládání Rubikovy kostky 3x3. Standard pro účast jsou 3 minuty, ale i když člověk nedokáže vyřešit problém ve stanoveném čase, bude mu akce stále umožněna. Můžete se přihlásit do jakékoli disciplíny, ale musíte přijít s vlastní hádankou.

Rekord v řešení Rubikovy kostky 3x3 patří Sub1, robotovi vytvořenému inženýrem Albertem Beerem. Stroj je schopen vyřešit hádanku pro akciesekund, zatímco u člověka to trvá 4,7 sekundy (úspěch Matse Valka v roce 2016). Jak vidíte, účastníci hnutí speedcubing mají ke komu vzhlížet.

Jaké algoritmy existují pro řešení Rubikovy kostky 3x3?

Existuje mnoho způsobů, jak vyřešit slavnou hádanku. Varianty schémat sestavování Rubikovy kostky 3x3 byly vyvinuty pro začátečníky i pokročilé se složitými schématy: 4x4, 6x6 a dokonce 17x17.

Varianta puzzle 3x3 je většinou fanoušků považována za oblíbenou klasiku. Proto existuje mnohem více návodů, jak vyřešit Rubikovu kostku 3x3 než kterýkoli jiný.

Jak by mělo puzzle vypadat?

Hračku podle schématu je možné sestavit pouze z předem připravené pozice. Pokud jsou vzory na plochách kostky umístěny nesprávně, nebude možné to vyřešit pomocí algoritmu sestavování Rubikovy kostky 3x3 pro začátečníky. Existuje sada takových pozic pro různá řešení.

Obrázek ukazuje „bílý kříž“nebo jednoduše „kříž“– výchozí bod nejjednoduššího způsobu řešení Rubikovy kostky 3x3. Hračku se doporučuje správně rozebrat a složit.

Označení schémat a způsoby otáčení kostkou

Než začnete rozebírat vzorce Rubikovy kostky 3x3, měli byste se naučit zápis používaný v speedcubingu. Všechny pohyby puzzle jsou označeny velkými písmeny. Absence apostrofu nad symbolem znamená, že se symbol otáčí ve směru hodinových ručičekje, pak otočte v opačném směru.

První písmena anglických (nebo ruských) slov označujících pohyby jsou obecně přijímána:

• front - F nebo Ф - otočení přední strany;
• zpět - B nebo T - rotace zadní strany;
• left - L nebo L - otočení levého řádku;
• right – R nebo R – rotace pravé řady;
• up – U nebo B – otočení horní řady;
• dolů -D nebo H - otočení spodní řady.

Ukazatele lze také použít ke změně polohy krychle v prostoru – pohyby zachycení. I zde je vše jednoduché, ze školního kurzu geometrie každý zná souřadné osy X, Y a Z. Pohyb X znamená, že krychli je třeba otočit o plochu F na místo plochy U, kdy posunutí Y - F by mělo proběhnout L a při otáčení se Z - F přesune na R.

Následující skupina symbolů se používá zřídka, používá se při vytváření vzorů vzorů:

• M - otočení prostřední řady, mezi pravou (R/R) a levou (L/L);
• S - otočení prostřední řady, mezi přední (F/F) a zadní (B/T);
• E – otočte prostřední řadu mezi horní (U/B) a spodní (D/H).

Proč sbírat vzory na plochách krychle?

Na srazech speedcubingu se soutěží nejen v řešení hádanek, ale také ve schopnosti vytvářet různé vzory na Rubikovu kostku 3x3. Dělají to proto, aby rychle a snadno posbírali kostku v požadované poloze.

Existuje velké množství schémat pro sestavení různých vzorů: "tečky", "šachy", "tečky se šachy","cik-cak", "zedník", "kostka v kostce v kostce" a mnoho dalších. Jen u klasického puzzle je jich více než 46. Mistři speedcubingu považují za ostudu hračku rozebírat. Také vytváření vzorů na Rubikově kostce 3x3 je skvělý způsob, jak procvičit a zlepšit své dovednosti.

Na obrázku jsou varianty různých vzorů puzzle. Níže je uvedeno několik dalších vzorců pro sestavení nejzajímavějších vzorů z pozice kříže:

• šachy - M²E²S^2;
• cikcak - (PLFT)3;
• four z - (PLFT)³B²N^2;
• Plummerův kříž - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• kostka v krychli v krychli - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

Algoritmus 3x3 Rubikovy kostky pro začátečníky

I když existuje mnoho způsobů, jak vyřešit hádanku, jednoduchá a jasná schémata pro začátečníky není tak snadné najít. S každým dokončeným montážním krokem se vzorce Rubikovy kostky 3x3 stávají obtížnějšími. Je nutné nejen správně změnit vzor, ale také uložit to, co bylo provedeno dříve. Níže je jedna z možností, jak snadno vyřešit Rubikovu kostku 3x3.

Konvenčně lze celý proces rozdělit do následujících fází:

1. Sestavení kříže v horní části krychle.
2. Správná kompozice celé horní části obličeje.
3. Pracujeme na středních vrstvách.
4. Správná montáž žeber poslední řady.
5. Křížová montážspodní okraj.
6. Správná orientace rohů poslední plochy krychle.

Řešení hádanek – přípravné práce

První krok je nejjednodušší. Začátečníci si mohou vyzkoušet svou ruku a procvičit vytváření kostkových vzorů podle poskytnutých pokynů, ale tento proces bude trvat dlouho.

Musíte vybrat horní plochu a barvu, která se bude sbírat jako první. Algoritmus sestavování Rubikovy kostky 3x3 pro začátečníky byl vyvinut z pozice "kříže". Není těžké to udělat, musíte vybrat centrální barvu, najít 4 okrajové prvky stejného odstínu a zvýšit je na vybranou plochu. Barevná šipka na obrázku označuje požadovaný díl. Možnosti umístění požadovaného prvku mohou být různé, v závislosti na tom jsou popsány 2 sekvence akcí A a B. Obtížnost spočívá v pokračování kříže po stranách kostky. Můžete se blíže podívat na konečnou podobu jeviště na obrázku zveřejněném výše.

Řešení hlavolamu – pracujte na prostřední řadě

V této fázi Rubikovy kostky 3x3 pro začátečníky musíte najít a sestavit rohové prvky horní strany. Konečným výsledkem by mělo být kompletní řešení křížové plochy a horní řady hádanky.

Obrázek ukazuje tři možné fasetové vzory. Při výběru jedné z metod A, B nebo C musíte posbírat všechny 4 rohy krychle. vzpomínánírotační algoritmy a jejich procvičování, dovednosti a zvládnutí skládání puzzle. Nemá smysl uvažovat o vzorcích a představovat si postup, mnohem jednodušší je vzít krychli a vyzkoušet všechny metody v praxi.

Třetí krok se zdá jednoduchý, ale je to jen zdání. K jeho vyřešení jsou popsány dvě situace vzorů a podle toho jsou sestaveny dva rotační vzorce. Při jejich aplikaci je třeba pamatovat na zachování dříve dosažených výsledků. Mistři si neustále uchovávají v paměti poslední 3-4 otočení, aby v případě selhání vrátili kostku do původního stavu.

Chcete-li vyřešit hádanku, musíte ji otáčet podél souřadnicové osy při hledání potřebných prvků a práci s nimi. Takové pohyby se ve vzorcích zobrazují zřídka, pouze ve zvláštních případech. Doporučuje se začít s montáží okrajových ploch z prvků spodních řad, po takovém otočení všechny potřebné kostky sestoupí z prostřední řady do spodní řady.

Řešení hlavolamu – vymýšlení druhého křížku

Ve čtvrté fázi se hračka otočí dnem vzhůru. Řešení poslední plochy je nejobtížnější částí algoritmu 3x3 Rubikovy kostky pro začátečníky. Rotační vzorce jsou dlouhé a složité a jejich provedení bude vyžadovat zvláštní péči. Účelem akce je umístit žebrové prvky na jejich místa pro další sestavení kříže. Orientace částí žeber může být nesprávná. Vzorec pohybu kostkyexistuje pouze jeden a měl by být aplikován, dokud není dosaženo cíle fáze.

Otáčení pátého stupně je zaměřeno na otočení prvků na pravou stranu. Jeho zvláštnost spočívá v tom, že pro všechny tři vzory na obrázku je použit stejný rotační vzorec, rozdíl je pouze v orientaci samotné krychle.

Vzorce pro pohyby 5. etapy jsou následující:

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

С_{Н je otočení prostředního řádku ve směru hodinových ručiček a exponent nad závorkou je počet opakování akcí v závorkách.}

Řešení hádanek – poslední roztočení

V šesté fázi, stejně jako ve čtvrté, se potřebné kostky umístí na svá místa, bez ohledu na jejich orientaci. Hádanka by měla být otočena tak, aby prvek, který je již na správném místě, se nacházel v úplně levém rohu v horní části kostky. Možnosti navržené pro řešení vzorce se navzájem zrcadlí. Je nutné opakovat rotace, dokud není dosaženo požadovaného výsledku.

Sedmá etapa je nejslavnostnější a nejobtížnější. Při otáčení kostkou jsou nevyhnutelné narušení již sestavených řad. By potřebovalzcela se soustřeďte na pohyby, jinak může být výsledek montáže nenávratně zničen. Stejně jako v páté fázi je zde pouze jedna sekvence pohybů, která se však opakuje 4krát. Nejprve se provede otočení pro orientaci prvku, poté se provede zpětné otočení, aby se obnovily přerušené řádky.

Nemělo by se zapomínat na záznam pohybu pomocí znaků anglické abecedy. Vzorce pro pohyby ploch a řad krychle této fáze jsou následující:

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

B - otočení horní plochy o 90 stupňů, B' - otočení stejné plochy proti směru hodinových ručiček a B2 - dvojité otočení.

Složitost jeviště je ve správném posouzení umístění prvků a volbě požadované možnosti rotace. Pro začátečníky může být obtížné okamžitě správně identifikovat vzor a spojit jej se správným vzorcem.

Rubikova kostka a děti

Tricky puzzle je zajímavé nejen pro dospělé, ale i pro děti. Teenageři se stali světovými rekordmany v řešení Rubikovy kostky. V roce 2015 Colin Burns, kterému v té době bylo pouhých 15 let, sestavil hračku za 5,2 sekundy.

Jednoduchá, ale zábavná hračka, která nepřestává fascinovat mladší generaci již více než 5 desetiletí. Dětský koníček se často vyvine v povolání. Existují matematické metody pro vyhodnocení řešení úloh Rubikovy kostky. Toto odvětví matematiky se používá pronavrhování a psaní algoritmů řešení pro automatizované počítače. Roboti, kteří skutečně hledají způsoby, jak vyřešit kostku a neřídí se předem nastaveným algoritmem pohybů, vyřeší hádanku za 3 sekundy, například CubeStormer 3.