Erne Rubik ประติมากรและสถาปนิกจากฮังการีตัดสินใจประดิษฐ์อุปกรณ์ช่วยการมองเห็นที่จะช่วยให้นักเรียนของเขาเข้าใจทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของกลุ่มได้ดีขึ้น แต่นักเวทย์มนตร์ชอบนักวิชาการในยุคต่าง ๆ ที่ปริศนาแพร่กระจายไปทั่วโลกอย่างรวดเร็ว แผนภาพการประกอบของ Cube ของ Rubik ในตอนแรกดูเหมือนจะซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ แต่ถ้าคุณศึกษาขั้นตอนวิธีที่พัฒนาแล้วอย่างละเอียดและเจาะลึกลงไปในหลักการประกอบแล้วการไขปริศนาจะกลายเป็นการแข่งขันที่รวดเร็ว

โครงสร้างของ Cube Rubik และชื่อของการหมุน

หากไม่มีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับโครงสร้างของ Cube ของ Rubik มันจะยากมากในการคืนค่ารูปแบบดั้งเดิมของปริศนานี้โดยไม่ต้องพูดติดอ่างเพื่อแข่งขันในความเร็วของการชุมนุม

ก้อน 3x3 ที่พบบ่อยมากขึ้นประกอบด้วย 26 องค์ประกอบซึ่งจะแบ่งออกเป็น:

  • องค์ประกอบกลาง, อสังหาริมทรัพย์, มีเพียงสีเดียวและไม่เปลี่ยนตำแหน่งของพวกเขาในความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันมีเพียง 6 ของพวกเขา;
  • ค่าใช้จ่าย (มี 12 คน) พวกมันเป็นแบบทูโทนและอยู่บนทางเดินเสมอไม่ว่าจะหมุนแบบไหน
  • เชิงมุม (8 องค์ประกอบ) ซึ่งมักจะอยู่ในมุมของลูกบาศก์และทาสีด้วย 3 สีที่แตกต่างกัน

มีอีกองค์ประกอบหนึ่งในโครงสร้างของรูบิคคิวบ์ที่ซ่อนอยู่จากดวงตาของเรา - นี่คือกากบาทซึ่งองค์ประกอบกลางถูกยึดไว้

ขึ้นอยู่กับความจุของลูกบาศก์ขององค์ประกอบบางอย่างอาจมีจำนวนแตกต่างกันหรือพวกเขาจะหายไปอย่างสมบูรณ์ตัวอย่างเช่นในตัวต่อ 2x2 จะมีเพียงลูกบาศก์มุมเท่านั้นและมีเพียงแปดเท่านั้น

หกใบหน้าของคิวบ์ถูกวาดด้วยสีต่างๆ เป็นที่น่าสังเกตว่ามีเพียงบางสีเท่านั้นที่ใช้และบนลูกบาศก์ของรูบิคปกติพวกเขาจะจัดเรียงเป็นคู่กัน: ขาว - เหลือง, แดง - ส้ม, เขียว - น้ำเงิน

เพื่อให้อัลกอริทึมในการแก้ปัญหาอวกาศเขียนโดยสูตรให้ชัดเจนคุณต้องเรียนรู้การกำหนดใบหน้าและการหมุนระหว่างประเทศที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป

หากคุณนำลูกบาศก์ในมือของคุณใบหน้าที่จะเผชิญกับการเรียนรู้ที่ถูกเรียกว่าด้านหน้าและเขียนด้วยตัวอักษรละติน F ด้านตรงข้ามคือด้านหลัง (B) และด้านซ้าย (L), ขวา (R), ด้านบน (U) และด้านล่าง (D) แง่มุม

ในการระบุการหมุนของใบหน้าโดยเฉพาะ 90 °ในสูตรสำหรับประกอบลูกบาศก์ของรูบิคให้ระบุตัวอักษรละตินที่แทน เมื่อหมุนสองครั้งหมายเลข 2 จะอยู่ติดกับมันหากการหมุนทวนเข็มนาฬิกาจะเพิ่มเครื่องหมายวรรคตอนลงในตัวอักษร ดังนั้น R ¢หมายความว่าด้านขวาจะต้องหมุนหนึ่งครั้ง 90 องศาในทิศทางที่ตรงข้ามกับการเคลื่อนไหวตามเข็มนาฬิกา

ความลับของการสร้าง Cube ของ Rubik: องค์ประกอบชิ้นส่วนแนวคิดหลัก

Erne Rubik ในการชุมนุมของปริศนาที่เขาคิดค้นได้ซ้อนขึ้นมาเป็นเวลาหนึ่งเดือน ตอนนี้สำหรับผู้ที่ตัดสินใจพิชิตลูกบาศก์เวทย์มนตร์ได้มีการพัฒนาวิธีการมากมาย

ความนิยมสูงสุดของพวกเขา:

  • สำหรับผู้เริ่มต้น - คำแนะนำโดยละเอียดที่แบ่งขั้นตอนวิธีสำหรับการแก้ปัญหาออกเป็นเจ็ดขั้นตอน
  • วิธีเจสสิก้าฟรีดริชเป็นวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในหมู่แฟน ๆ ของการประกอบความเร็วสูงแม้ว่าในหลาย ๆ วิธีมันจะสะท้อนอัลกอริทึมสำหรับผู้เริ่มต้น
  • วิธีการที่ใช้งานง่ายของ Valery Morozov มันขาดสูตรใด ๆ อย่างสมบูรณ์สาระสำคัญของมันไม่ได้ให้โซลูชันสำเร็จรูป แต่เพื่อช่วยให้เข้าใจโครงสร้างของคิวบ์เพื่อที่จะได้มาถึงทางออกของปริศนา

เพื่อเรียนรู้วิธีการประกอบลูกบาศก์ของรูบิคแนะนำให้แยกชิ้นส่วนของปริศนาออกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยก่อนแล้วจึงประกอบใหม่อีกครั้ง สิ่งนี้จะช่วยให้เข้าใจโครงสร้างของมันได้ดีขึ้นและนำอัลกอริทึมการตัดสินใจมาใช้อย่างรวดเร็ว

ก่อนที่จะเริ่มพัฒนาเทคนิคการประกอบลูกบาศก์โดยเฉพาะคุณควรทำความคุ้นเคยกับแนวคิดบางอย่างที่มักพบในอัลกอริทึม

ไม้กางเขนปกติเป็นไม้กางเขนที่ขอบใบหน้าตรงกับสีขององค์ประกอบกลางที่ด้านข้างในขณะที่สร้างขึ้นบนใบหน้าด้านบนของสีที่สอดคล้องกับองค์ประกอบกลาง

ข้ามผิดปกติแตกต่างจากที่ถูกต้องในก้อนที่เป็นรูปกากบาทบนใบหน้าด้านบนไม่ตรงกับใบหน้าขอบขององค์ประกอบที่มีสีของด้านข้าง

คู่ที่ถูกต้องคือคู่ขององค์ประกอบขอบที่มีสีที่ตรงกันบนใบหน้าที่สอดคล้องกันซึ่งสามารถตั้งค่าพร้อมกันในชั้นแรกและชั้นที่สองของปริศนา

แบบแผนและขั้นตอนการประกอบลูกบาศก์รูบิคสำหรับผู้เริ่มต้น

ในเวลานี้มีหลายตัวเลือกสำหรับปริศนาทางกลที่ปรากฏในปี 1974 เหล่านี้คือลูกบาศก์ที่มีองค์ประกอบต่าง ๆ จำนวนมากที่ประกอบเป็นใบหน้าเช่นเดียวกับปริศนาที่คล้ายกัน: ปิรามิดของ Meffert และงูซึ่งประกอบด้วยเซ็กเมนต์ - สามเหลี่ยมทั่วไป พิจารณาลำดับและขั้นตอนการประกอบของรูปแบบลูกบาศก์แบบต่างๆ

วิธีรวบรวม Rubik's Cube 2x2

ปริศนา Rubik ที่มีความจุ 2x2 เรียกอีกอย่างว่า Mini-cube แม้ว่าปริศนานี้จะปรากฏขึ้นในภายหลัง แต่มันก็ไม่ซับซ้อน แต่เป็นรุ่นคลาสสิกที่มีน้ำหนักเบา นักวิชาการมือใหม่จะสามารถประกอบการประชุมได้ในเวลาเพียง 20-30 นาที

คำตอบปริศนาประกอบด้วยสามขั้นตอนเท่านั้น:

  1. การประกอบเลเยอร์แรก - คุณต้องรวมองค์ประกอบของคิวบ์เพื่อให้เลเยอร์ด้านล่างมีสีเดียวกันทั้งหมดและใบหน้าด้านข้างของพวกเขาจับคู่สีเป็นคู่
  2. การจัดเรียงขององค์ประกอบของชั้นบน ในขั้นตอนนี้คุณต้องกำหนดสีของชั้นล่าง เขาไม่ได้เป็นเพียงคนเดียวที่อยู่ในชั้นล่าง จากนั้นวางลูกบาศก์ของแถวบนในมุมเหล่านั้นที่จะสอดคล้องกับสีที่ขอบขององค์ประกอบ แต่ไม่จำเป็นว่าสีอยู่ในสถานที่ของมัน
  3. การหมุนขององค์ประกอบของชั้นบน - มันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะหมุนมุมลูกบาศก์ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกาเพื่อให้พวกเขาอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องและลูกบาศก์ของรูบิคจะถูกประกอบ

ในการจัดเรียงลูกบาศก์ของชั้นล่างและชั้นบนอย่างถูกต้องจะใช้สูตรต่อไปนี้:

  • การสับเปลี่ยนองค์ประกอบในแนวทแยง - WWFWP'V'F ';
  • จัดองค์ประกอบใหม่ที่อยู่ใกล้เคียง - FVF'V’L’V'L

ในการเคลื่อนย้ายใบหน้าขององค์ประกอบให้ทำดังนี้

  • ตามเข็มนาฬิกา - FN²F'P'N²P;
  • ทวนเข็มนาฬิกา - P'N²PFN²F ’

ปริศนา 3x3

ในการรวบรวม Rubik's Cube 3x3 คุณต้องผ่านเจ็ดด่าน:

  1. รวบรวมกากบาทที่ถูกต้องในเลเยอร์แรก กากบาทขององค์ประกอบสิ่งที่สีในการเก็บรวบรวมไม่ได้สร้างความแตกต่างใด ๆ แต่หลายคนชอบที่จะเริ่มต้นด้วยสีขาว
  2. จัดเรียงมุมของเลเยอร์แรกและประกอบลูกบาศก์แถวแรก
  3. วางซี่โครงของแถวกลางในสถานที่ของพวกเขาหลังจากขั้นตอนนี้จะถูกรวบรวมสองชั้น
  4. ประกอบไม้กางเขนที่ถูกต้องบนชั้นล่าง
  5. ตำแหน่งขององค์ประกอบมุมในสถานที่ของพวกเขาในขณะที่สีของใบหน้าของพวกเขาควรสอดคล้องกับมุมที่ถูกครอบครอง แต่ไม่จำเป็นต้องอยู่ในสถานที่
  6. ขั้นตอนสุดท้ายประกอบด้วยการเปลี่ยนองค์ประกอบมุมให้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้อง

เมื่อเริ่มประกอบจิ๊กซอว์มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะไม่หมุนลูกบาศก์ในมือของคุณเพื่อไม่ให้หลงทางในการเรียงตัวของใบหน้าซึ่งอันนั้นคือด้านบนขวาหลังซ้ายหรือด้านหน้า

ลูกบาศก์ 4x4 ของรูบิค

วิธีแก้ปัญหาตัวต่อปริศนานี้แม้จะมีความจุสูงสามารถทำได้ในขั้นตอนที่น้อยลง:

  1. การประกอบศูนย์ - คุณต้องวางองค์ประกอบสี่สีที่มีสีเดียวกันในศูนย์กลางของแต่ละหน้า ที่นี่เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การใส่ใจว่าศูนย์กลางของคิวบ์นี้ไม่คงที่นั่นคือคุณสามารถเลือกสีที่จะตรงข้ามกับสีได้อย่างอิสระ
  2. การชุมนุมของซี่โครง ในขั้นตอนนี้คุณต้องจับคู่ใบหน้าของขอบในที่ของพวกเขา หากทุกอย่างทำได้อย่างถูกต้องหลังจากนั้นเราจะได้รับลูกบาศก์ซึ่งมีเพียงองค์ประกอบมุมเท่านั้นที่จะออกจากตำแหน่ง
  3. การจัดตำแหน่งมุมและความเท่าเทียมกัน การใช้สูตรสำหรับลูกบาศก์ของรูบิค 3x3 และหมุนเฉพาะที่ขอบด้านนอกคุณสามารถรวบรวมปริศนาได้อย่างสมบูรณ์ จริงในขั้นตอนนี้ไม่ใช่ทุกอย่างที่จะราบรื่นได้ parities อาจปรากฏขึ้น - สถานการณ์ที่เป็นไปไม่ได้ในลูกบาศก์ 3x3 อาจเกิดขึ้นได้ว่าหลังจากการแก้ปัญหาแล้วความกลมกลืนของชั้นบนจะถูกทำลายไปเล็กน้อยไม่มีอะไรต้องกังวลอัลกอริทึมสำหรับรุ่นคลาสสิคของปริศนาจะช่วยจัดเรียงตามลำดับที่จำเป็น

ประกอบจิ๊กซอว์ 5x5 อย่างรวดเร็ว

ความจุขนาดใหญ่ของตัวต่อไม่มีผลต่ออัลกอริธึมในการแก้ปัญหาอย่างมีนัยสำคัญขั้นตอนจะเหมือนกัน:

  1. อันดับแรกเรารวบรวมศูนย์กลางของเก้าลูกบาศก์กลางที่มีสีเดียวกันในแต่ละหน้า ในการดำเนินการในขั้นตอนนี้ไม่จำเป็นต้องจำสูตรใด ๆ เลยการทำความเข้าใจกระบวนการจะทำให้งานง่ายขึ้นมาก
  2. เรารวบรวมและจัดเรียงใบหน้าซี่โครงจำนวนสามที่ การแก้ปัญหานี้ไม่จำเป็นต้องหมุนเลเยอร์กลางการปรับแต่งทั้งหมดควรเกิดขึ้นกับชั้นนอกเท่านั้น
  3. หากปรากฎว่ามีการรวบรวมขอบทั้งหมดยกเว้นสำหรับสองอันที่ไม่สามารถทดแทนได้ดังนั้นสถานการณ์นี้เรียกว่าพาริตี้ หลังจากแก้ปัญหาแล้วเราจะสามารถเข้าสู่ขั้นตอนสุดท้ายของการชุมนุม

วิธีที่เร็วที่สุด วิธีเจสสิก้าฟรีดริช

วิธีการประกอบความเร็วสูงนี้มักใช้โดย speedcubers แต่ไม่แนะนำสำหรับผู้เริ่มต้นที่เรียนรู้ขั้นตอนวิธีทีละขั้นตอนก่อนเพื่อทำความเข้าใจหลักการของปริศนา

เพื่อฝึกฝนวิธีการเจสสิก้าฟรีดริชคุณจะต้องจำได้มากถึง 119 (!) อัลกอริทึมที่จะใช้ในขั้นตอนต่อไปนี้:

  1. การจัดองค์ประกอบในกากบาทที่ถูกต้องในด้านเริ่มต้นโดยเฉลี่ยปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ในเจ็ดการเคลื่อนไหว
  2. การคืนค่าตำแหน่งขององค์ประกอบของเลเยอร์แรกและเลเยอร์ที่สองโดยการจัดมุมด้านข้างสี่คู่ ในการวางแต่ละคู่ในด้านที่สอดคล้องกันคุณจำเป็นต้องทำการย้ายโดยเฉลี่ยเจ็ดครั้ง
  3. การวางแนวของชั้นที่ยังไม่ได้ประกอบที่เหลืออยู่เมื่อทั้งขอบและมุมหันไปเพื่อให้มองเห็นสีของใบหน้าสุดท้าย ในการแก้ปัญหานี้คุณจะต้องเปลี่ยนวิธีการสอนห้าสิบเจ็ด
  4. การเคลื่อนย้ายองค์ประกอบในเลเยอร์สุดท้ายซึ่งคุณต้องเชี่ยวชาญอัลกอริทึม 21 อย่างอื่น ตามการประมาณการโดยเฉลี่ยวิธีเจสสิก้าฟรีดริชทำให้สามารถไขปริศนา 3x3 ได้ 56 ครั้ง

วิธีการรวบรวมลูกบาศก์รูบิคด้วยดวงตาที่ปิด

หากทักษะของคุณเพียงพอสำหรับผลลัพธ์ที่มั่นคงโดยการแก้ไขคิวบ์ของรูบิคด้วยการเปิดตาในหนึ่งนาทีคุณสามารถฝึกฝนการประกอบขั้นตอนใหม่ - ตาบอด ที่นี่มันไม่ได้เป็นทางออกของปริศนาดังกล่าวที่มาก่อน แต่ความทรงจำของการจัดเรียงขององค์ประกอบที่จัดเรียงใหม่บนใบหน้า

ดังนั้นในการแข่งขัน speedcubing เวลาประกอบของคนตาบอดไม่เพียง แต่รวมถึงเวลาสำหรับการจัดการโดยตรงของคิวบ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเวลาในการตรวจสอบด้วย

Speedcubers มักใช้วิธี Roman Room ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าวังหรือถนนซิเซโรเพื่อระลึกถึง สาระสำคัญของวิธีนี้คือห้องหรือเส้นทางที่รู้จักกันดีนั้นถูกสร้างขึ้นใหม่ในจินตนาการและแนวคิด (ในกรณีของเราที่ตั้งขององค์ประกอบของปริศนา) นั้นเชื่อมโยงกับวัตถุในห้องหรือตามถนน จากนั้นในขณะที่ไขปริศนามันยังคงมีเพียงการเดินไปตามถนนที่คุ้นเคย (หรือห้อง) และวางองค์ประกอบต่างๆ

คุณไม่ควรอารมณ์เสียหากครั้งแรกที่คุณล้มเหลวในการเก็บรวบรวมลูกบาศก์ของรูบิกที่ถูกปิดตาเพราะถึงแม้จะใช้ความรู้สึกได้ถึงสัมผัส แต่ก็ไม่มีใครประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหานี้โดยไม่ต้องฝึกครั้งแรก

ใครเป็นเจ้าของสถิติการสร้างที่เร็วที่สุด

ในการประกอบลูกบาศก์ของรูบิคอย่างรวดเร็วคุณไม่เพียงต้องเชี่ยวชาญอัลกอริทึมอย่างเชี่ยวชาญในการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนจิ๊กซอว์ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ นอกจากนี้ยังต้องใช้ความชำนาญและความเร็วของมือ

สำหรับผู้ที่เริ่มรวบรวมปริศนานี้เป็นครั้งแรกอาจใช้เวลาหลายชั่วโมงในการแก้ปัญหา แต่ Australian Felix Zemdegs ในปี 2559 สามารถแก้ไขปัญหาเชิงพื้นที่ได้ในเวลาเพียง 4.73 วินาที ผลลัพธ์นี้ดูน่าประทับใจ แต่มันไม่ได้ จำกัด ความเร็วของสมองและมือมนุษย์ตั้งแต่นั้นมาในปี 2560 ได้มีการบันทึกความสำเร็จใหม่ของวัยรุ่นแพทริคแพทริควัยสิบห้าปีชาวอเมริกัน มีเพียง 4.69 วินาทีเท่านั้นที่เพียงพอสำหรับเขา

ตอนนี้ถึงเวลาแล้วที่จะหายใจออกและค้นหาว่าใครเป็นเจ้าของสถิติสำหรับการประกอบความเร็วสูงของ Cube Rubik เฟลิกซ์เซมเดกเดียวกันในปี 2561 ไม่เพียง แต่ทำลายสถิติของเขาเท่านั้น แต่ยังเป็นนักวิชาการหนุ่มชาวอเมริกันด้วยการไขปริศนาเสร็จในเวลา 4.22 วินาที

ซอฟแวร์ที่เกี่ยวข้อง:เพิ่มเติมจากผู้เขียน: