Быстрые способы сбора кубика рубика

Какие существуют скоростные методы сборки кубика Рубика

В этой статье мы расскажем вам о наиболее известных и используемых скоростных методах для сборки кубика Рубика 3х3х3, а в качестве бонуса расскажем про специальные скоростные методы для других головоломок.

В настоящее время существует масса различных методов для сборки кубика Рубика. Зная основы, можно даже самому придумать несколько комбинированных методов и свои алгоритмы для них. Это, безусловно, весело, но не даёт нужных результатов в скоростной сборке, поэтому люди пользуются готовыми скоростными методами, которые уже годами используются в профессиональной среде спидкубинга.

Начнём, пожалуй, с самого известного и популярного метода для сборки классического куба 3х3х3– это, конечно же, метод под названием «CFOP», созданный американским математиком, профессор Бингемтонского университета – Джессикой Фридрих. В народе его также называют методом Фридрих.

Это послойный метод сборки, схож с большинством обычных методов для начинающих, из-за чего и приобрёл такую популярность.

Состоит он из 4-х этапов:

• Cross (Крест);
• First 2 Layer (Первые 2 слоя);
• Orientation Last Layer (Ориентация последнего слоя);
• Permutation Last Layer (Пермутация последнего слоя).

Первые буквы каждого этапа и составляют название этого метода – «CFOP».

Теперь вкратце разберём каждый из этих этапов сборки.

Первый этап – это создание правильного креста, всё так же, как и в большинстве методов.

Второй этап интересней. Если сравнивать его с методами для новичков, в которых сначала собирается 1-й слой, а затем 2-й в слоты, которые образовал правильный крест, то здесь принцип строится на том, чтобы найти два элемента с одного слота (один угловой элемент и один рёберный) и создать из них так называемую «пару», которая загоняется в нужный слот. Таким образом, 4 таких «пары» соберут полностью первые два слоя.

Третий и четвёртый этапы собирают оставшийся последний слой на кубике. В третьем этапе все элементы разворачиваются таким образом, чтобы верхняя грань кубика стала одного цвета (если ваш крест – белый, то наверху соберётся жёлтая шапка). Остаётся только переместить элементы на свои места – и кубик будет собран. Четвёртый этап и переставляет все элементы на свои места, так сказать, пермутирует (лат. permutatio – «изменение», «замена») элементы последнего слоя.

Подавляющее большинство ведущих спидкуберов пользуются именно этим методом, а также используют дополнения к нему, коих достаточно много. Но описывать их мы не станем, так как в рамках статьи рассматриваются именно методы сборки кубика Рубика.

Другие методы, не настолько популярны и их авторы не так известны, поэтому информации по ним, особенно, в русскоязычной среде, крайне мало.

Следующий метод создан французским спидкубером Жилем Ру (Gilles Roux), назван в честь его же – метод Ру (Roux).

Интересен метод тем, что в теории он быстрее, чем метод Фридрих. Для него требуется меньшее количество алгоритмов для заучивания (78 алгоритмов в OLL и PLL против 42 в CMLL), собирается за меньшее количество ходов и практически не требует перехватов кубика.

• Сборка блока 1х2х3;
• Сборка противоположного блока 1х2х3;
• Corners of the Last Layer (Углы последнего слоя);
• Last Six Edges (Последние 6 рёбер).

Крест в этом методе не собирается, поэтому средние грани свободны для вращения, что и делает метод куда более интуитивным на первых двух этапах, чем в CFOP из-за своей свободны действий.

Собираются два блока с обеих сторон любым удобным образом. Затем разворачиваются и правильно переставляются углы последнего слоя (для разворота можно использовать 7 крестовых алгоритмов из OLL). И на последнем этапе несобранными остаются только рёбра (неправильно стоящие центры нужно переставить с помощью средних граней).

Последний скоростной метод для 3х3х3, который мы затронем в этой статье, это метод ZZ. Создан он Збигнивом Зборовски. Он не такой быстрый, как Фридрих и не так прост в понимании, как Ру, но зато в нём используются только движения 3-х граней, что позволяет делать более лаконичные движения руками, а также в нём меньшее количество ходов (около 40-50 в среднем).

• EOLine — Edges Orientation & Line (Ориентация рёбер и линия);
• ZZ F2L — First 2 Layers (Создаются блоки 2х3х1 на каждой стороне с помощью блокбилдинга (blockbuilding), используя только движения U, L, R);
• LL — Last Layer (Благодаря EOLine, всегда есть готовый OLL-крест).

EOLine самый трудный этап во всей сборке, так как требует умения определять, где должно находиться правильное ребро, на что уйдёт не меньше месяца тренировок. Зато остальная часть сборки очень удобна, по сравнению с предыдущими двумя методами.

Вкратце стоит затронуть ещё пару интересных скоростных методов для сборки других кубических головоломок.

Для куба 2х2 существует метод Виктора Ортега, отличительная особенность метода в том, что первым этапом собирается первая стороны (а не слой), то есть, элементы могут быть расположены неправильно. Второй этап собирает верхний слой (можно использовать OLL-алгоритмы), а третий переставляет несобранные элементы обоих слоёв. На нашем канале YouTube Вы можете посмотреть обучающее видео Как собрать кубик Рубика 2х2 Скоростной метод – “Ортега”

Для куба 4х4 существует метод Роберта Яу. В отличии, от обычного метода сборки куба 4х4, собираются не все центры, а всего лишь два противоположных. Затем собираются 3 ребра одного из слоёв, чтобы создать неполный крест. Затем, используя свободное место с несобранного ребра, собираются остальные 4 центра. Ставится несобранное ребро – и правильный крест с центрами готовы. Остаётся только собрать 8 оставшихся рёбер и редукция в 3х3х3 будет завершена. При этом, куб уже будет иметь собранный правильный крест и этот этап в сборке пропускается.

Читайте, учитесь и ускоряйтесь!

Ну а, если наша статья про скоростные методы сборки кубика Рубика показалась полезной и интересной, то пишите в комментариях какие ещё головоломки и методы их сборки Вы бы хотели увидеть.

Источник

Как собрать кубик Рубика и не умереть. Сейчас научим

Кажется, что Кубик Рубика существовал всегда. Однако его изобрел в 1975 году венгерский скульптор Эрнё Рубик, а головоломке понадобилось меньше 50 лет, чтобы завоевать мир.

Шутка ли: по всему миру продано 450 миллионов копий головоломки, как официальных, так и поддельных (оригинал запатентован, поэтому выпускается определенными тиражами).

Такой популярности не добивались не то что спиннеры. Вероятно, кубик Рубика может поспорить с шахматами и другими древнейшими играми-головоломками-таймкиллерами.

Почему кубик Рубика стал таким популярным?

Секрет популярности прост: кубик Рубика является детской игрушкой только на первый взгляд. На деле это серьезная математическая задача по комбинаторике, воплощенная в форме.

Что такое кубик Рубика известно всем. Что такое собрать его? Это означает привести его в исходное состояние, когда каждая грань заполнена одним цветом. Для этого необходимо менять местами раскрашенные квадраты до полного успеха.

Каждый отдельный случай — одно из 43 252 003 274 489 856 000 состояний кубика Рубика. Ещё раз, округленно: 43,3 18 , или чуть больше 43 квинтиллионов различных вариантов. Каждый может участвовать в конкретном решении.

С учетом центральных элементов, число возможных вариантов текущего состояния кубика Рубика равно 88,5*10 21 . Архив интернета на март 2019 года составляет 45*10 15 байт, или 45 петабайт.

По этой причине у кубика нет однозначного решения: оно требует слишком объемных расчетов, и подчиняется только комбинаторике как подразделу математической статистики. Впрочем, вероятность той или иной конфигурации можно оценить.

Поскольку элементы повторяемы, и для сбора головоломки достаточно собрать по цвету все грани, возможно создать алгоритм, который приведет к правильному решению.

Огромное число возможных решений привело к тому, что все существующие алгоритмы срабатывают только для бОльшей части (80-98%) начальных состояний. Иногда их приходится комбинировать.

Тем не менее, существуют наиболее распространенные, простые и понятные без серьезных математических выкладок (хотя совсем без них не обойдется): именно они позволяют собирать затейливую головоломку чаще всего.

Как умные люди собирают кубик Рубика?

Для сборки или приведения кубика к виду с гранями одного цвета существует несколько официально разработанных методик:

Последний гарантирует, что кубик рано или поздно будет собран и достаточно прост в освоении. Поэтому его сегодня и рассмотрим, оставив прочие варианты для фанатов.

Важно: если кубик упал и рассыпался, то неправильный «ремонт» приведет к невозможности собрать головоломку.

Для ускорения процесса можно воспользоваться Решателем кубика Рубика. Помогает, хотя в некоторых случаях предложенные компьютером варианты не приведут к положительному итогу.

Из чего состоит кубик Рубика. Важно знать, прежде чем собирать

Внутри кубика Рубика прячется крестовидный каркас, на котором закреплены подвижные и статичные элементы головоломки.

• Центры — 6 шт. Один цвет, всегда остаются на своем месте.
• Ребра — 12 шт. Крайние элементы с двумя цветами.
• Углы — 8 шт. Угловые элементы с тремя цветами.
• Грань — совокупность 9 элементов, которые можно вращать одновременно.

Для записи алгоритмов используют упрощенные наименования базовых элементов, которые определяются наблюдателем (человеком, который проводит сборку) относительно самого себя:

• Ф — фасад
• Т — тыл
• П — правая грань
• Л — левая грань
• В — верх
• Н — низ
• С — средний слой

В формуле каждый символ соответствует повороту указанного элемента на 90° по часовой стрелке: Ф, Т, П, Л, В, Н. Поворот против часовой определяет штрих: Ф’, Т’, П’, Л’, В’, Н’. Цифра после буквы обозначает количество повторов операции.

Пример: формула НП’Ф’В2

1. Повернуть нижнюю грань на 90° по часовой (вправо).

2. Повернуть правую грань на 90° против часовой (на себя).

3. Повернуть фасадную грань на 90° против часовой.

4. Повернуть правую грань на 90° по часовой (на себя) дважды, или один раз на 180°.

Все формулы (повороты) выполняются до тех пор, пока не будет получен удовлетворяющий (показанный на рисунке) результат.

Поехали, начинаем собирать кубик Рубика. Инструкция далее.

1. Начинаем. Объемный крест

На первом этапе сборки необходимо определить основной цвет, цвет верхней грани, он же цвет центрального выбранного элемента.

Важно: от выбора цвета дальнейшее решение не зависит.

Далее необходимо поднять элементы того же цвета, чтобы получить так называемый «крест верхней грани»:

1.1 НПФ’П’ — если угловой кубик на нижней грани (поворот боковой грани и несколько поворотов нижней)

1.2 ФФ — если угловой кубик на боковой грани (поворот нижней грани).

Сборка первой части дает понимание процесса и в целом не зависит от формул — эта часть решается без применения комбинаторики простыми вращениями.

2. Продолжаем. Сторона

Для сборки верхней грани нужно поставить 4 угловых кубика выбранного цвета на свои места. В этом случае возможно несколько «фасадов», так как угловой кубик может быть развернут 3 способами относительно граней.

Возможно 3 ситуации, для каждой из которых применяется собственный алгоритм:

2.1 ЛН’Л’ – если кубик выбранного цвета на боковой грани

2.2 Ф’Н’Ф — если кубик выбранного цвета на фронтальной грани

2.3 (Ф’П’)Н2(ПФ) — если кубик выбранного цвета на нижней грани

3. Следующее. Пояс

Этап предполагает 2 возможных раскладки и 2 формулы, с помощью которых необходимо собрать второй от верхней грани слой (пояс).

После последней операции кубик для перестановки в этой находится под центральным элементом фасадной грани. Его нужно вывести на фасад так, чтобы цвет центрального и углового элементов совпадали.

Используется 2 основных алгоритма:

3.1 (НЛН’Л’)(Н’Ф’НФ) — если элемент идет на левую грань

3.2 (Н’П’НП)(НФН’Ф’) — если элемент идет на правую грань

Если нужный кубик находится в среднем слое, необходимо применить любой алгоритм до тех пор, пока кубик не окажется на нижней грани.

4. Теперь – выставка рёбер

Важно: данный этап требует перевернуть кубик на 180° от себя, так, чтобы нижняя грань оказалась вверху, а прочие остались на своих местах.

На данном этапе необходимо правильно выставить с помощью единственной формулы рёберные кубики, за счет чего на нижней грани окажется 2 кубика верного цвета.

4.1 (ВФП)В(П’В’Ф’)

5. Делаем согласованный крест

После этапа 3 возможны 3 базовых начальных позиции, применив к которым формулы этапа, получится необходимая сборка. Если текущая ситуация не подходит ни под один из вариантов, необходимо выполнить алгоритм 5.3 дважды.

Для каждой базовой ситуации имеется свой алгоритм решения? который сводится к повторению одной комбинации:

5.1 (ПС)4 В (ПС)4 В’

5.2 (ПС)4 В’ (ПС)4 В

5.3 (ПС)4 В2 (ПС)4 В2

Внимание: поворот средней грани «С» осуществляется с нижней стороны.

6. Затем – расстановка углов

На этом этапе снова нужно перевернуть, переориентировать кубик таким образом, чтобы в левом дальнем углу верхней грани оказался подходящий по цвету угловой кубик.

Выбор алгоритма зависит от конкретной ситуации и остаётся за «игроком»:

6.1 (П’Ф’Л’Ф)(ПФ’ЛФ) — прямой алгоритм

6.2 (Ф’Л’ФП’)(Ф’ЛФП) — обратный алгоритм

7. Теперь разворот углов

Заключительный этап сборки самый ответственный, поскольку неправильная сборка (выполнение алгоритма) приведет к нарушению конструкции и откату на несколько шагов назад.

В зависимости от сложившейся комбинации, необходимо применить один из алгоритмов, которые сводятся к одному:

7.1 (ПФ’П’Ф)2 В (ПФ’П’Ф)2

7.2 (ПФ’П’Ф)2 В’ (ПФ’П’Ф)2

7.3 (ПФ’П’Ф)2 В2 (ПФ’П’Ф)2

Каждый выполняется в 2 этапа: первая половина до правильной ориентации углового кубика, вторая половина (после поворота) до возвращения порядка в нижних слоях.

Ура, почти всё. Завершение сборки

Завершается сборка единственным поворотом последней собранной грани на 90° по/против часовой в зависимости от текущей ситуации.

Кубик Рубика собран!

А есть способы проще?

Нет, если вы не гений-рекордсмен. Вначале надо научиться собирать правильно.

Каждый из этапов сборки осуществляется строго из базового положения. Причем, в некоторых случаях кубик необходимо привести к базовому положению самостоятельно, переориентировав его либо повторно выполнив текущий (предыдущий) алгоритм.

Важен не только алгоритм конкретной операции, но и общая последовательность сборки. В противном случае нарушается строй решения задачи и возможен непредсказуемый вариант.

Остаётся ответить самому себе на вопрос: зачем собирать кубик Рубика?

Для основной массы населения планеты ответ очевиден. В отличие от спиннеров и других простых способов занять руки кубик Рубика позволяет тренировать не только руки, но и ум.

Решение (сборка) кубика вслепую невозможны. Вероятность этого события намного меньше, чем появление разумных инопланетян на Земле, начало Звездных войн или самостоятельное возрождение динозавров.

Так что руки в ноги — и за кубиком!

Источник