Схема простого способа сборки кубика рубика

Y-метод — действительно простой способ собрать кубик Рубика

Введение

В статье рассматривается «Y-метод» сборки кубика Рубика — его легко понять и запомнить. Он основан всего на одной последовательности, которая называется «Y-движение». Поняв этот алгоритм, вы навряд ли забудете как собрать кубик самостоятельно.

Если попытаться нагуглить инструкцию по сборке кубика Рубика, то найдётся много вариантов с описанием «простой сборки», в том числе на википедии. Которые, в целом, действительно достаточно простые к пониманию, но обладают существенным недостатком. Для того, чтобы собрать кубик, нужно знать порядка пяти или более нетривиальных последовательностей (алгоритмов) для перестановки отдельных кубиков, для сборки кубика Рубика по слоям. В связи с чем запомнить и воспроизвести самостоятельно эти инструкции затруднительно. Недавно я случайно наткнулся на упоминание алгоритма «The Ultimate Solution to Rubik’s Cube», о котором утверждалось, что его легко запомнить и понять, и в нём используются всего две последовательности. А когда стал выяснять подробнее, то нашёл также и другой алгоритм — «Y-метод», тоже простой и использующий всего одну последовательность.

К сожалению, описания данного алгоритма на русском я не нашёл, поэтому я решил восполнить этот пробел. Также мне кажется, что главное в этом методе ­— понимание того как он работает. Поэтому тут я не предлагаю готовых наборов движений для конкретных ситуаций, а вместо этого я постарался подробнее описать что происходит.

Картинки в данной статье сгенерированы с помощью инструмента на сайте ruwix.com. Ссылки на картинках откроют этот инструмент с параметрами, соответствующими картинке. Это либо описываемое состояние кубика и вы сможете его повертеть мышкой, или, в некоторых случаях, там заданы описываемые движения, которые можно «проиграть» туда-обратно.

Y-движение

Основу данного алгоритма составляет Y-движение. И довольно важная составляющая алгоритма — это разобраться в механике этого движения.

Данная последовательность поворотов так называется из-за того, что кубики, которые она затрагивает, выглядят как буква «Y», составленная тремя рёбрами, выходящими из одного угла кубика.

Y-движение довольно простое и состоит из четырёх поворотов двух смежных граней, например правой и передней. В распространённой нотаци поворотов для кубика Рубика это выглядит так: R’ F R F’. Что можно описать следующим образом:

1. правая грань против часовой стрелки на четверть оборота
2. передняя грань по часовой стрелке на четверть оборота
3. правая грань по часовой стрелке на четверть оборота
4. передняя грань против часовой стрелки на четверть оборота

То есть грани сначала по очереди поворачиваются «на себя», а потом в обратном порядке «от себя».

Назовём этот вариант «правым Y-движением» (т.к. поворачивается сначала грань справа). В этом случае меняется положение кубиков на ребре, общем у данных граней и на верхних рёбрах. Если начинать повороты с передней грани, то будут затронуты те же самые кубики, такой вариант мы будем называть «левым Y-движением» (т.к. поворачивается сначала грань слева).

Также можно начинать с поворотов «от себя» — это будет то же самое, если бы мы перевернули кубик и начинали с поворотов «на себя», поэтому назовём такие варианты «правым и левым перевёрнутым Y-движением». При перевёрнутых Y-движениях будет также затронуто смежное ребро, а также уже не верхние, а нижние рёбра, соседние с ним.

Принципиальной разницы во всех этих движениях, конечно же, нет. Такое разнообразие нужно исключительно для удобства.

Перечислим некоторые свойства Y-движений:

• Правое и левое Y-движения обратны друг другу, т.е. последовательность правого и левого или левого и правого движений не изменят состояния кубика.
• Одно Y-движение приводит к тому, что меняются местами в паре два угловых кубика на смежной грани и два других угловых кубика. А три кубика находящиеся посередине рёбер (рёберные) перемещаются по кругу.
• Как можно догадаться, после двух движений угловые кубики возвращаются на свои места. Но при этом они оказываются повёрнутыми.
  
• И если выполнить три раза по два движения, то кубики повернутся три раза и в результате вернутся в исходное состояние.
• Рёберные кубики возвращаются в исходное состояние после цикла из трёх движений.
  
• Таким образом, если выполнить Y-движение шесть раз подряд, то состояние кубика вернётся в изначальное.
• После одного Y-движения рёберные кубики перемещаются в направлении первого поворота, при этом два кубика как бы поворачиваются вдоль соответствующих граней (вокруг их оси), а третий также поворачивается, но при этом переворачивается. Переворачивается тот кубик, который перемещается между верхними рёбрами, в случае обычного (не перевёрнутого) Y-движения. При работе с рёберными кубиками Y-движение вдоль одних и тех же рёбер можно производить повернув кубик в разных направлениях, тем самым добиваясь переворота нужного нам кубика.

Последовательность сборки кубика

Сначала собираются два нижних слоя кубика за исключением одного вертикального ребра, проходящего через эти слои. Это место мы оставляем себе как пространство для манёвра. Нижний крест и нижние угловые кубики собираются довольно просто, но если есть затруднения, то не так сложно приспособить Y-движение для этого или посмотреть одну из инструкций для простой послойной сборки кубика.

Далее нужно собрать средние кубики на вертикальных рёбрах (рёберные). Для этого нужно повернуть верхнюю грань с нужным кубиком, чтобы он оказался на одной из соседних с целевым ребром граней. А также временно (не забываем потом вернуть на место) повернуть нижнюю грань, чтобы на месте целевого ребра оказался кубик, который мы специально оставили несобранным. Теперь можно воспользоваться Y-движением, чтобы переместить кубик с верхней грани на нужное нам место. Y-движение нужно делать такое, чтобы этот рёберный кубик повернулся в нужном направлении в сторону ребра и если нужно, то перевернулся.

Если нужный кубик не находится на верхней грани, то нужно его предварительно, также Y-движением, «освободить» оттуда, не забывая опять же подставить несобранный угол на нижней грани.

Пока что мы собрали два нижних слоя без одного ребра. Далее нам нужно будет собрать два рёберных кубика на верхних рёбрах, которые не граничат с тем, что мы специально не собираем. После этого из рёберных кубиков останется только три несобранных, на рёбрах, которые формируют букву «Y»: вертикальное, которое мы не собирали, и два верхних ребра, соседних с ним.

И, конечно же, мы собираем их с помощью одного или нескольких Y-движений, переворачивая и ставя на нужные места. Тут только нужно учесть один момент с количеством перестановок, который описан чуть ниже.
При сборке последних пяти рёберных кубиков нам может понадобиться развернуть эту букву «Y», чтобы сделать Y-движение в другом направлении (поворачивая другие грани вдоль этих рёбер), таким образом добиваясь перемещения нужных нам кубиков на другие места с переворотом или без него.

К этому моменту у нас будет почти собранный кубик, в котором не собраны только угловые кубики на верхней грани и на вертикальном ребре, которое мы не собирали. Описанными ниже методами сначала переставляем углы друг с другом, чтобы они оказались на своих местах, возможно неправильно ориентированные. А потом разворачиваем их.

Ура, наш кубик собран!

Считаем перестановки

На что же нужно обратить внимание когда мы собираем пять последних рёберных кубиков. Когда их останется только три, то чтобы у всё получилось с перестановкой их в пределах буквы «Y», нужно чтобы либо они все находились на своих местах (возможно перевёрнутые) или же все были не на своих местах. Это связано с тем, что Y-движение переставляет три рёберных кубика одновременно. Если рассмотреть это с точки зрения попарных обменов кубиков местами на соседних рёбрах, то происходит два обмена (перестановки). Теперь должно быть понятно почему в случае, когда у нас ровно два кубика не на своих местах, то мы не сможем их собрать. Т.к. нам нужно совершить одну перестановку, а с помощью Y-движений мы можем сделать только чётное число перестановок.

Что же делать в таком случае? Обратим внимание, что если повернуть грань кубика, то мы поменяем местами одновременно четыре рёберных кубика, что будет эквивалентно трём перестановкам, т.е. нечётному числу, что нам и нужно. Из этого следует, что верхняя грань должна быть правильно ориентирована для того, чтобы мы могли собрать последние три рёберных кубика. Если так вышло, что последние три рёберных кубика требуют одной перестановки, то это значит, что нужно переставить на соседние места два рёберных кубика, уже собранные на верхней грани.

Кроме того, мы можем заранее, до сборки первых двух кубиков из этой пятёрки, подсчитать число перестановок, которые потребуются, чтобы поставить все пять рёберных кубиков на свои места. Если это число чётное, то верхняя грань ориентирована правильно. А если нечётное, то её нужно повернуть один раз в любую сторону. Таким образом, мы сразу сможем поставить те два кубика на нужные места.

Работа с угловыми кубиками

На последнем этапе сборки нам нужно переставлять угловые кубики местами и поворачивать их. Для этого воспользуемся перечисленными ранее свойствами Y-движения в отношении угловых кубиков. Т.к. удобнее работать с угловыми кубиками, расположенными на верхней грани, то для этого нам больше подойдёт перевёрнутое Y-движение (начинается с поворота «от себя»). В этом разделе будет использоваться именно эти варианты, без дополнительного уточнения. Обратим сразу внимание, что это движение меняет состояние только одного кубика на верхней грани — это угловой кубик на «смежном ребре».

Для перестановки угловых кубиков заметим, что одиночное Y-движение (как левое, так и правое) меняет местами пару угловых кубиков на «смежном ребре», а также что последовательное применение левого и правого Y-движения (или правого и левого) возвращает весь кубик в исходное состояние. Давайте подумаем, что произойдёт, если между этими движениями мы повернём верхнюю грань. Как мы уже обратили внимание, на верхней грани меняется только один угловой кубик, который переставляется с парным кубиком на ребре. В таком случае у нас произойдёт два обмена угловыми кубиками на ребре, но каждый раз сверху будет подставлен разный угол, а все остальные кубики останутся как были (конечно, нужно ещё не забыть повернуть верхнюю грань в исходное состояние). Таким образом, мы осуществили обмен местами трёх угловых кубиков — одного с нижней грани и двух с верхней.

Теперь разберёмся с поворотом кубиков. Для этого воспользуемся похожим трюком. Будем делать два последовательных Y-движения в одном направлении. В результате этого угловые кубики остаются на месте, но меняют свою ориентацию. Тут нас интересуют два варианта комбинации движений: три двойных движения в одном направлении (левые или правые) или двойное движение в одном направлении и двойное движение в обратном направлении. В каждом из этих вариантов весь кубик возвращается в исходное состояние. И мы опять будем между двойными движениями подставлять очередной нужный нам угол на место верхнего угла «смежного ребра». Таким образом мы можем повернуть либо три угловых кубика на одной грани в одном направлении, либо два угловых кубика на одной грани в разных направлениях, не меняя состояния остальных кубиков. Обратим внимание, что после двойного движения верхний кубик смежного ребра поворачивается в том же направлении, в котором осуществляется первое Y-движение.

Источник

Как собрать кубик Рубика 3х3. Самая легкая схема для начинающих

Инструкция «как собрать кубик Рубика 3х3» с картинками и формулами для начинающих. Самая легкая и простая схема, но потребует от вас внимательности и аккуратности. Это вторая (улучшенная, более полная и удобная) редакция инструкции по сборке кубика Рубика, в ней учтены пожелания наших читателей. Инструкция подойдет, чтобы собрать кубик Рубика самому и научить ребенка.

Шаг 1. Собрать первую сторону кубика Рубика

В этом шаге подробно описано, как нужно собирать одну (первую) сторону кубика Рубика с первым поясом. Возможных вариантов на этом шаге много, поэтому описать их все затруднительно. Рекомендуется не запоминать формулы, а понять их суть, тогда вы сможете, справиться с любой ситуацией.

Шаг можно пропустить

Если вы можете собрать одну сторону кубика Рубика и верхний пояс (Рис. 1–1в) без формул и посторонней помощи, переходите к шагу 2.

1.1. Объемный крест первой стороны

На одной из сторон кубика соберем крест, цвета которого соответствуют центральным квадратам других сторон (Рис. 1–1б).

Действие 1. Найдите подходящий реберный кубик (Рис. 1–2) и вращайте фронтальную сторону, чтобы этот кубик переместился вверх (Рис. 1–3). Затем переходите к действию 2. Выполните действия 1 и 2 необходимое количество раз.

Если вращение «сломает» уже собранный кубик, переместите найденный кубик в другую плоскость (Рис. 1–4а, б). Если кубик еще не наверху, снова перейдите к действию 1.

Если перемещение в другую плоскость также «сломает» уже собранный кубик, воспользуйтесь соответствующей формулой (Рис. 1–4в).

На рисунке (Рис. 1–4в) показан только один из возможных вариантов — действуйте по аналогии.

Действие 2. Когда найденный кубик перемещен вверх, воспользуйтесь одной из формул.

1.2. Сторона и пояс

Чтобы расставить угловые кубики и закончить этот шаг (Рис. 1–1в), вам понадобятся следующие формулы.

Чтобы убрать неправильный угловой кубик, используйте формулы.

Если кубик «спрятался» внизу, то перемещаем его в нижний пояс, чтобы потом переместить на свое место, используя формулы выше.

Шаг 2. Собрать второй пояс

Второй пояс легко собирается при помощи двух формул. Найдите подходящий кубик в третьем поясе, чтобы подходили оба цвета (если нужно покрутите третий пояс), и переместите его по диагонали во второй пояс, используя формулы.

Формула: (Н’П’НП)(НФН’Ф’)

Формула: (НЛН’Л’)(Н’Ф’НФ)

Если нет подходящего кубика

Если нет ни одного подходящего кубика, используя эти же формулы, переместите любой кубик из третьего пояса во второй – нужный кубик появится.

Шаг 3. Крест на противоположной стороне

Теперь нужно собрать крест на противоположной стороне кубика Рубика. Крест собирается без учета цветов третьего пояса (Рис. 3–1). Другими словами, на этом шаге собирается только крест, а согласуется крест с цветами третьего пояса уже на следующем шаге.

На вашем кубике Рубика сейчас одна из четырех комбинаций: а, б, в, г — см. Рис. 3–2. Переход от одной комбинации к другой происходит единой формулой: Ф П В П’ В’ Ф’. Эту формулу вам нужно повторить 1-3 раза в зависимости от того какая у вас комбинация.

Если крест уже собран (Рис. 3–2г), пропустите этот шаг. Если у вас только один центральный квадрат (Рис. 3–2а), тогда вам нужно повторить формулу 3 раза. Если угол (Рис. 3–2б) — 2 раза. Если линия (Рис. 3–2в) — 1 раз.

Формула: Ф П В П’ В’ Ф’

Обратите внимание

Перед каждым выполнением формулы кубик Рубика нужно расположить в точности, как показано на рисунках.

Шаг 4. Согласованный крест

В результате этого шага мы получим крест, согласованный с цветами пояса (Рис. 4–2в).

Вращайте верхний пояс, пока 2 цвета креста не совпадут со средними квадратами верхнего пояса (Рис. 4–1). Возможны только две комбинации: цвета совпали линией Рис. 4–2а) или цвета совпали углом (Рис. 4–2б).

Формула при совпадении линии: П В П’ В П ВВ П’

Перемещаем неправильно размещенные кубики креста, расположенные друг против друга (два противоположных конца креста).

После выполнения этой формулы опять вращайте верхний пояс, пока 2 цвета не совпадут со средними квадратами верхнего пояса (Рис. 4–1). Обращаем внимание, что и сейчас два конца креста не встанут на свои места, но комбинация изменится на «цвета совпали углом» (Рис. 4–2б).

Формула при совпадении угла: П В П’ В П ВВ П’ В

Меняем местами неправильно размещенные кубики креста, расположенные по диагонали относительно друг друга (два смежные кубика креста).

После выполнения этой формулы крест будет собран и его боковые цвета будут совпадать с цветами верхнего пояса (Рис. 4–2в). Если результат не достигнут, то повторите этот шаг еще раз, предварительно правильно сориентировав кубик.

Шаг 5. Расстановка угловых кубиков

Угловые кубики расставляются двумя формулами. После применения этих формул угловые кубики будут стоять на своих местах (в своих углах), но могут быть развернуты неправильно. На Рис. 5–1 черной точкой отмечен кубик, который размещен на своем месте (в своем углу), но развернут неправильно. Разворачиваются кубики уже на следующем шаге.

Формула правого разворота: (П’Ф’Л’Ф)(ПФ’ЛФ)

Формула левого разворота: (Ф’Л’ФП’)(Ф’ЛФП)

Шаг 6. Разворот угловых кубиков

Разворот всех угловых кубиков выполняется простой формулой П’Н’ПН, выполненной множество раз. Перед тем, как начать, внимательно прочитайте весь раздел до конца и убедитесь, что у вас не осталось вопросов.

Обратите внимание

После начала выполнения формулы кубик Рубика «разрушится» и окончательно соберется, только после того, как все угловые кубики будут правильно развернуты. Другими словами, все угловые кубики разворачиваются за одну операцию, которая потребует от вас внимательности и выдержки.

Найдем угловой кубик, который нужно развернуть (против или по часовой стрелке — не важно), см. Рис. 6–1.

Возьмите кубик Рубика, как показано на рисунке ниже, и выполните формулу.

Обратите внимание

1) Формулу (из 8 ходов) нужно выполнить 1 или 2 раза, до тех пор, пока угловой кубик не перевернется в правильную позицию (Рис. 6–2б).

2) Когда угловой кубик повернется в правильную позицию кубик Рубика «разрушится» — не переживайте, кубик Рубика соберется, только когда вы закончите со всеми углами.

3) Не меняйте положение (не переворачивайте) кубик Рубика в руках до конца этого шага.

Когда первый угловой кубик уже правильно расположен (Рис. 6–2б), поверните верхний слой (Рис. 6–3а), чтобы в верхний правый угол переместился следующий угловой кубик (Рис. 6–3б). Если следующий угловой кубик уже повернут правильно (не требует разворота), сделайте еще один поворот верхнего слоя (Рис. 6–3а).

Опять выполните формулу из 8-ми ходов (1 или 2 раза) и следуйте всем вышеуказанным рекомендациям. Эти действия нужно повторять до тех пор, пока все углы не будут развернуты правильно – пока кубик Рубика не соберется целиком.

Желаю терпения и успехов!

Источник