Algoritmi i kubit të Rubikut 3x3 për fillestarët. Modele në kubin e Rubikut 3x3

2024 Autor: Sierra Becker | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-02-26 06:33

Në vitin 1975, skulptori Erne Rubik patentoi shpikjen e tij të quajtur "Kubi Magjik". Për më shumë se 40 vjet, të gjitha të drejtat e enigmës i përkisnin kompanisë së një miku të ngushtë të shpikësit - Tom Kroener - të quajtur Seven Towns Ltd. Firma angleze kontrollon prodhimin dhe shitjen e kubit në mbarë botën. Në Hungari, Gjermani, Portugali dhe Kinë, enigma ka ruajtur emrin e saj origjinal, në vende të tjera lodra quhet Kubi i Rubikut.

Variantet e enigmës

Kubi klasik i Rubikut është 3 me 3 katrorë. Me kalimin e kohës, ata dolën me një numër të madh të formave dhe madhësive për lodra. Askush nuk mund të befasojë askënd me një enigmë në formën e një piramide ose një kubi 17x17. Megjithatë, njerëzimi nuk mbështetet kurrë në dafinat e tij.

Natyrisht, nuk ka asnjë skemë montimi për fillestarët e këtij kubi. Procesi i grumbullimit dhe zgjidhjes së enigmës mund të zgjasë me vite. Kohët e fundit, interesi për kubin është rritur jo vetëm në Azi dhe Evropë, por edheku lodra nuk ishte shumë e njohur, për shembull, në SHBA. Një nga adhuruesit e kubit të Rubikut ka filmuar montimin e enigmës 17 me 17. Kohëzgjatja totale e videos është 7.5 orë, xhirimet janë realizuar gjatë javës.

Kërkesa në rritje krijon ofertë. Ndonjëherë modelet në shitje janë të pabesueshme dhe nuk është gjithmonë e qartë se si do të duken kur të montohen. Çdo vend ka shumëllojshmërinë e tij të preferuar të lodrave.

Çfarë është speedcubing?

Tifozët e lojës organizojnë gara reale në shpejtësinë e zgjidhjes së kubit. Në shitje ka enigma speciale "me shpejtësi të lartë". Mekanizmi i rrotullimit të kubave të tillë të Rubikut është shumë cilësor, dhe rrotullimet e fytyrave dhe rreshtave mund të bëhen me lëvizjen e një gishti.

World Cube Association (WCA) është një organizatë jofitimprurëse që mbështet lëvizjen e shpejtësisë. WCA organizon rregullisht gara në mbarë botën. Pothuajse të gjitha vendet kanë përfaqësues të organizatës. Çdokush mund të bëhet pjesëmarrës në një ngjarje të shpejtësisë, ju vetëm duhet të regjistroheni në sit dhe të përmbushni standardin e montimit. Disiplina më e njohur në gara të tilla është montimi i shpejtësisë së Kubit të Rubikut 3x3. Standardi për pjesëmarrje është 3 minuta, por edhe nëse një person nuk mund ta zgjidhë problemin në kohën e caktuar, ai përsëri do të lejohet në ngjarje. Ju mund të regjistroheni për çdo disiplinë, por duhet të vini me enigmën tuaj.

Rekordi për zgjidhjen e një kubi Rubik 3x3 i përket Sub1, një robot i krijuar nga inxhinieri Albert Beer. Makina është në gjendje të zgjidhë enigmën për aksionesekonda, ndërsa njeriut i duhen 4.7 sekonda (një arritje nga Mats Valk në 2016). Siç mund ta shihni, pjesëmarrësit në lëvizjen e shpejtësisë kanë dikë për të kërkuar.

Cilat algoritme ekzistojnë për zgjidhjen e një kubi Rubik 3x3?

Ka shumë mënyra për të zgjidhur enigmën e famshme. Variantet e skemave të montimit të kubit të Rubikut 3x3 janë zhvilluar si për fillestarët ashtu edhe për njerëzit e avancuar me skema të ndërlikuara: 4x4, 6x6 dhe madje 17x17.

Varianti i enigmës 3x3 konsiderohet si një klasik i preferuar nga shumica e fansave. Prandaj, ka shumë më tepër udhëzime se si të zgjidhni një kub Rubik 3x3 se çdo tjetër.

Si duhet të duket enigma?

Mund të montoni një lodër sipas skemës vetëm nga një pozicion i përgatitur paraprakisht. Nëse modelet në faqet e kubit janë të vendosura gabimisht, atëherë nuk do të jetë e mundur të zgjidhet duke përdorur algoritmin e montimit të kubit të Rubik 3x3 për fillestarët. Ekziston një grup pozicionesh të tilla për zgjidhje të ndryshme.

Figura tregon një "kryq të bardhë" ose thjesht "kryq" - pika fillestare e mënyrës më të lehtë për të zgjidhur një kub Rubik 3x3. Rekomandohet të çmontoni dhe palosni lodrën në mënyrë korrekte.

Përcaktimet e skemave dhe mënyrat për të rrotulluar kubin

Para se të filloni të çmontoni formulat e Kubit të Rubikut 3x3, duhet të mësoni shënimin e përdorur në shpejtësinë e kubit. Të gjitha lëvizjet e enigmës tregohen me shkronja të mëdha. Mungesa e një apostrofi mbi simbolin do të thotë që rrotullimi është në drejtim të akrepave të orës nëse simboliështë, pastaj rrotullohu në drejtim të kundërt.

Shkronjat e para të fjalëve angleze (ose ruse) që tregojnë lëvizjet përgjithësisht pranohen:

• para - F ose Ф - rrotullimi i anës së përparme;
• mbrapa - B ose T - rrotullimi i pasmë;
• majtas - L ose L - rrotullimi i rreshtit të majtë;
• djathtas - R ose R - rrotullimi i rreshtit djathtas;
• lart - U ose B - rrotullimi i rreshtit të sipërm;
• poshtë -D ose H - rrotullimi i rreshtit të poshtëm.

Gjithashtu, treguesit mund të përdoren për të ndryshuar pozicionin e kubit në hapësirë - lëvizjet e përgjimit. Edhe këtu gjithçka është e thjeshtë, nga kursi shkollor i gjeometrisë, të gjithë i njohin boshtet e koordinatave X, Y dhe Z. Lëvizja e X do të thotë që kubi duhet të rrotullohet nga faqja F në vendin e fytyrës U, kur duke zhvendosur Y - F, duhet të bëhet L, dhe kur rrotullohet Z - F lëviz në R.

Grupi i mëposhtëm i simboleve përdoret rrallë, përdoret kur hartohen modele modelesh:

• M - kthesë e rreshtit të mesëm, ndërmjet djathtas (R/R) dhe majtas (L/L);
• S - kthesë e rreshtit të mesëm, midis përpara (F/F) dhe mbrapa (B/T);
• E - ktheni rreshtin e mesit, midis pjesës së sipërme (U/B) dhe të poshtme (D/H).

Pse të mbledhim modele në faqet e kubit?

Në takimet e shpejtësisë, ata konkurrojnë jo vetëm në zgjidhjen e enigmave, por edhe në aftësinë për të bërë modele të ndryshme në një kub Rubik 3x3. Ata e bëjnë këtë në mënyrë që ta mbledhin shpejt dhe me lehtësi kubin në pozicionin e dëshiruar.

Ka një numër të madh skemash për montimin e një sërë modelesh: "pika", "shah", "pika me shah","zigzag", "mason", "kub në një kub në një kub" dhe shumë të tjera. Vetëm për enigmën klasike janë më shumë se 46. Mjeshtrit e Speedcubing e konsiderojnë të turpshme çmontimin e lodrës. Gjithashtu, bërja e modeleve në një kub Rubik 3x3 është një mënyrë e shkëlqyer për të praktikuar dhe përmirësuar aftësitë tuaja.

Figura tregon variacione të modeleve të ndryshme të enigmës. Më poshtë janë disa formula të tjera për montimin e modeleve më interesante nga pozicioni i kryqit:

• shah - M²E²S^2;
• zigzag - (PLFT)3;
• katër z - (PLFT)³B²N^2;
• Kryqi i Plummer - TF²N'P²FNT'FN'VF'N'L² FN^2B';
• kub në një kub në një kub - V'L²F²N'L'NV^2PV'P'V2^P2^PF'L'VP'.

Algoritmi i Kubit të Rubikut 3x3 për fillestarët

Megjithëse ka shumë mënyra për të zgjidhur enigmën, skemat e thjeshta dhe të qarta për fillestarët nuk janë aq të lehta për t'u gjetur. Me çdo hap të përfunduar të montimit, formulat e kubit 3x3 të Rubik bëhen më të vështira. Shtë e nevojshme jo vetëm të ndryshoni saktë modelin, por edhe të ruani atë që është bërë më parë. Më poshtë është një nga opsionet se si të zgjidhni me lehtësi një kub Rubik 3x3.

Konvencionalisht, i gjithë procesi mund të ndahet në fazat e mëposhtme:

1. Mbledhja e kryqit në majë të kubit.
2. Përbërja e saktë e të gjithë fytyrës së sipërme.
3. Puna në shtresat e mesme.
4. Mobilim i saktë i brinjëve të rreshtit të fundit.
5. Mblerje kryqbuza e poshtme.
6. Orientimi i saktë i qosheve të faqes së fundit të kubit.

Zgjidhja e enigmës - Punë përgatitore

Hapi i parë është më i lehtë. Fillestarët mund të provojnë dorën e tyre dhe të praktikojnë të bëjnë modele kubike sipas udhëzimeve të dhëna, por ky proces do të marrë shumë kohë.

Duhet të zgjidhni fillimisht pjesën e sipërme dhe ngjyrën që do të mblidhet. Algoritmi i montimit të kubit të Rubikut 3x3 për fillestarët u zhvillua nga pozicioni "kryq". Nuk është e vështirë për ta bërë atë, ju duhet të zgjidhni ngjyrën qendrore, të gjeni 4 elementë buzë të së njëjtës hije dhe t'i ngrini ato në fytyrën e zgjedhur. Shigjeta me ngjyra në figurë tregon pjesën e dëshiruar. Opsionet për vendndodhjen e elementit të dëshiruar mund të jenë të ndryshme, në varësi të kësaj, përshkruhen 2 sekuenca veprimesh A dhe B. Vështirësia qëndron në vazhdimin e kryqit përgjatë anëve të kubit. Ju mund të hidhni një vështrim më të afërt në formën përfundimtare të skenës në imazhin e postuar më sipër.

Zgjidhja e enigmës - punoni në rreshtin e mesit

Në këtë fazë të kubit të Rubikut 3x3 për fillestarët, ju duhet të gjeni dhe montoni elementët qoshe të faqes së sipërme. Rezultati përfundimtar duhet të jetë zgjidhja e plotë për fytyrën kryq dhe rreshtin e sipërm të enigmës.

Imazhi tregon tre modele të mundshme të aspekteve. Duke zgjedhur një nga metodat A, B ose C, duhet të mbledhni të 4 qoshet e kubit. duke kujtuarfitohen algoritmet e rrotullimit dhe praktikimi i tyre, aftësitë dhe zotërimi i montimit të enigmës. Është e kotë të konsiderosh formula dhe të imagjinosh procesin, është shumë më e lehtë të marrësh një kub dhe të provosh të gjitha metodat në praktikë.

Hapi i tretë duket i thjeshtë, por është vetëm një pamje. Për ta zgjidhur atë, përshkruhen dy situata modelesh dhe, në përputhje me rrethanat, përpilohen dy formula rrotullimi. Gjatë aplikimit të tyre, ia vlen të mbani mend të ruani rezultatet e arritura më parë. Mjeshtrat ruajnë vazhdimisht në kujtesë 3-4 rrotullimet e fundit, në mënyrë që në rast dështimi, ta kthejnë kubin në gjendjen e tij origjinale.

Për të zgjidhur enigmën, duhet ta rrotulloni atë përgjatë boshtit të koordinatave në kërkim të elementeve të nevojshme dhe të punoni me ta. Lëvizje të tilla shfaqen rrallë në formula, vetëm në raste të veçanta. Rekomandohet të filloni të montoni faqet e skajeve nga elementët e rreshtave të poshtëm, pas rrotullimeve të tilla të gjithë kubet e nevojshme do të zbresin nga rreshti i mesit në rreshtin e poshtëm.

Zgjidhja e enigmës - krijimi i kryqit të dytë

Në fazën e katërt, lodra kthehet përmbys. Zgjidhja e faqes së fundit është pjesa më e vështirë e algoritmit të kubit të Rubikut 3x3 për fillestarët. Formulat e rrotullimit janë të gjata dhe komplekse, dhe ekzekutimi i tyre do të kërkojë kujdes të veçantë. Qëllimi i veprimit është vendosja e elementeve të brinjëve në vendet e tyre për nxjerrjen e mëtejshme të kryqit. Orientimi i pjesëve të brinjëve mund të jetë i pasaktë. Formula e lëvizjes së kubitështë vetëm një dhe duhet zbatuar derisa të arrihet qëllimi i fazës.

Rrotullimet e fazës së pestë kanë për qëllim kthimin e elementeve në anën e djathtë. E veçanta e tij qëndron në faktin se e njëjta formulë rrotullimi përdoret për të tre modelet në figurë, ndryshimi i vetëm është në orientimin e vetë kubit.

Formulat për lëvizjet e fazës së 5-të janë si më poshtë:

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

С_{N është rrotullimi i rreshtit të mesëm në drejtim të akrepave të orës, dhe eksponenti mbi kllapa është numri i përsëritjeve të veprimeve në kllapa.}

Zgjidhja e enigmës - rrotullimet e fundit

Në fazën e gjashtë, si dhe në të katërtin, kubet e nevojshme vendosen në vendet e tyre, pavarësisht nga orientimi i tyre. Puzzle duhet të rrotullohet në mënyrë që elementi që është tashmë në vendin e duhur të jetë i vendosur në këndin e majtë në pjesën e sipërme të kubit. Opsionet e propozuara për zgjidhjen e formulës pasqyrojnë njëra-tjetrën. Është e nevojshme të përsëriten rrotullimet derisa të arrihet rezultati i dëshiruar.

Faza e shtatë është më solemne dhe më e vështira. Kur rrotulloni kubin, shkeljet në rreshtat e montuar tashmë janë të pashmangshme. do të duhejpërqendrohuni plotësisht në lëvizjet, përndryshe rezultati i montimit mund të prishet në mënyrë të pakthyeshme. Ashtu si në fazën e pestë, ka vetëm një sekuencë lëvizjesh, por ajo përsëritet 4 herë. Së pari, kryhen rrotullime për të orientuar elementin, më pas kryhen rrotullime të kundërta për të rivendosur rreshtat e thyer.

Nuk duhet harruar regjistrimi i lëvizjeve duke përdorur karakteret e alfabetit anglez. Formulat për lëvizjet e fytyrave dhe rreshtave të kubit të kësaj faze janë si më poshtë:

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

B - rrotullimi i faqes së sipërme me 90 gradë, B' - rrotullimi i së njëjtës fytyrë në drejtim të kundërt të orës dhe B2 - rrotullim i dyfishtë.

Kompleksiteti i skenës është në vlerësimin e saktë të vendndodhjes së elementeve dhe zgjedhjen e opsionit të kërkuar të rrotullimit. Mund të jetë e vështirë për fillestarët të identifikojnë menjëherë modelin në mënyrë korrekte dhe ta përputhin atë me formulën e duhur.

Kubi i Rubikut dhe fëmijët

Puzzle e ndërlikuar është interesante jo vetëm për të rriturit, por edhe për fëmijët. Adoleshentët u bënë rekordmenët botërorë për zgjidhjen e Kubit të Rubikut. Në vitin 2015, Colin Burns, i cili në atë kohë ishte vetëm 15 vjeç, e montoi lodrën në 5.2 sekonda.

Një lodër e thjeshtë por argëtuese që ka vazhduar të intrigojë brezin e ri për më shumë se 5 dekada. Hobi i fëmijëve shpesh zhvillohet në një profesion. Ekzistojnë metoda matematikore për vlerësimin e zgjidhjes së problemave të kubit të Rubikut. Kjo degë e matematikës përdoret përhartimi dhe shkrimi i algoritmeve të zgjidhjeve për kompjuterët e automatizuar. Robotët që vërtet kërkojnë mënyra për të zgjidhur kubin dhe nuk ndjekin një algoritëm lëvizjesh të paracaktuar, e zgjidhin enigmën në 3 sekonda, për shembull, CubeStormer 3.