Układanka kombinowana - Combination puzzle
Część serii na |
Puzzle |
---|
Połączenie logiczne , znany również jako kolejnego ruchu puzzli , to logiczna, która składa się z zestawu z części, którymi można manipulować na różne kombinacje przez grupy od operacji . Wiele takich łamigłówek to mechaniczne łamigłówki o wielościennym kształcie , składające się z wielu warstw elementów wzdłuż każdej osi, które mogą się obracać niezależnie od siebie. Powszechnie znany jako łamigłówki kręte , archetypem tego rodzaju puzzli jest Kostka Rubika . Każda obracająca się strona jest zwykle oznaczona różnymi kolorami, przeznaczonymi do zamieszania, a następnie „rozwiązania” za pomocą sekwencji ruchów, które sortują fasety według koloru. Uogólniając, łamigłówki kombinacyjne zawierają również matematycznie zdefiniowane przykłady, których nie można jeszcze zbudować lub fizycznie je skonstruować.
Opis
Zagadkę kombinacyjną rozwiązuje się, osiągając określoną kombinację, zaczynając od losowej (zakodowanej) kombinacji . Często wymaga się, aby rozwiązaniem był jakiś rozpoznawalny wzór, taki jak „wszystkie jak kolory razem” lub „wszystkie liczby w kolejności”. Najbardziej znaną z tych łamigłówek jest oryginalna Kostka Rubika , sześcienna łamigłówka, w której każdą z sześciu ścian można niezależnie obracać. Każda z sześciu ścianek ma inny kolor, ale każdy z dziewięciu kawałków na ściance ma identyczny kolor w rozwiązanym stanie. W nierozwiązanym stanie kolory są rozłożone na kawałki sześcianu. Łamigłówki takie jak Kostka Rubika, którymi manipuluje się poprzez obracanie części elementów, są popularnie nazywane łamigłówkami kręconymi . Często są toczone twarzą, ale powszechnie występują w odmianach toczących się w rogach i toczących się na krawędziach.
Mechaniczna konstrukcja łamigłówki zazwyczaj określa zasady, według których można zmieniać kombinację elementów. Prowadzi to do pewnych ograniczeń w zakresie możliwych kombinacji. Na przykład w przypadku kostki Rubika istnieje wiele kombinacji, które można uzyskać losowo umieszczając kolorowe naklejki na kostce, ale nie wszystkie z nich można osiągnąć, manipulując obrotem kostki. Podobnie, nie wszystkie kombinacje, które są możliwe mechanicznie z rozłożonego sześcianu, są możliwe dzięki manipulacji układanką. Ponieważ ani odklejanie naklejek, ani demontaż kostki nie jest dozwoloną operacją, możliwe operacje obracania różnych powierzchni ograniczają to, co można osiągnąć.
Chociaż mechaniczna realizacja łamigłówki jest normalna, w rzeczywistości nie jest to konieczne. Konieczne jest jedynie zdefiniowanie zasad operacji. Zagadkę można zrealizować w całości w przestrzeni wirtualnej lub jako zestaw zdań matematycznych. W rzeczywistości istnieje kilka zagadek, które można zrealizować tylko w wirtualnej przestrzeni. Przykładem jest 4-wymiarowej 3 x 3 x 3 x 3 tesseract puzzle, symulowane przez MagicCube4D oprogramowania.
Rodzaje
Powstało wiele różnych kształtów puzzli typu Rubik. Oprócz sześcianów wykonano wszystkie regularne wielościany i wiele pół-regularnych i gwiaździstych wielościanów.
Regularne prostopadłościany
Prostopadłościan jest prostoliniowy wielościan . Oznacza to, że wszystkie jego krawędzie tworzą kąty proste. Innymi słowy (w większości przypadków) kształt pudełka. Zwykły prostopadłościan, w kontekście tego artykułu, to prostopadłościan, w którym wszystkie elementy mają tę samą długość krawędzi. Kawałki są często określane jako „kostki”.
Zdjęcie | Dane | Uwagi |
---|---|---|
Nazwa handlowa: Pocket Cube |
Prostszy do rozwiązania niż standardowy sześcian, ponieważ wymagane są tylko algorytmy dla elementów narożnych. Niemniej jednak jest to zaskakująco nietrywialne do rozwiązania. | |
Nazwa handlowa: Kostka Rubika |
Oryginalna kostka Rubika | |
Nazwa handlowa: Rubik's Revenge |
Rozwiązanie jest bardzo podobne do sześcianu 3×3×3, z wyjątkiem dodatkowego (i stosunkowo prostego) algorytmu (ów) do rozszyfrowania środkowych elementów i krawędzi oraz dodatkowej parzystości, której nie widać na kostce Rubika 3x3x3. | |
Nazwa handlowa: Kostka Profesora |
Rozwiązanie jest bardzo podobne do sześcianu 3×3×3, z tym wyjątkiem, że do rozszyfrowania środkowych elementów i krawędzi wymagany jest dodatkowy (i stosunkowo prosty) algorytm (y). | |
Nazwa handlowa: V-CUBE |
Panagiotis Verdes posiada patent na metodę, o której mówi się, że umożliwia wytwarzanie kostek o wymiarach do 11×11×11. Ma w pełni działające produkty na kostki 2×2×2 - 9×9×9. | |
Układanka 4-wymiarowa |
Jest to czterowymiarowy analog sześcianu i dlatego nie można go właściwie skonstruować. Jednak może być narysowany lub reprezentowany przez komputer. Znacznie trudniejszy do rozwiązania niż standardowa kostka, chociaż techniki opierają się na tych samych zasadach. Istnieje wiele innych rozmiarów wirtualnych łamigłówek prostopadłościennych, od trywialnych 3×3 do 5-wymiarowych 7×7×7×7×7, które do tej pory zostały rozwiązane tylko dwa razy. | |
|
Niejednorodne prostopadłościany |
Większość puzzli w tej klasie puzzli jest zazwyczaj wykonywana na zamówienie w małych ilościach. Większość z nich zaczyna się od wewnętrznego mechanizmu standardowej układanki. Następnie dodawane są dodatkowe elementy kostki , zmodyfikowane ze standardowych puzzli lub wykonane od podstaw. Cztery pokazane tutaj to tylko próbka z bardzo dużej liczby przykładów. Te z dwoma lub trzema różnymi liczbami parzystych lub nieparzystych rzędów mają również możliwość zmiany ich kształtu. Tower Cube został wyprodukowany przez Chronos i dystrybuowany przez japońską firmę Gentosha Education; jest to trzecia "kostka Okamoto" (wynaleziona przez Katsuhiko Okamoto ). Nie zmienia formy, a kolory góra i dół nie mieszają się z kolorami po bokach. |
[1] |
Kostki syjamskie |
Kostki syjamskie to dwie lub więcej łamigłówek, które są połączone tak, że niektóre elementy są wspólne dla obu kostek. Obrazek tutaj pokazuje dwie kostki 3×3×3, które zostały połączone. Największy znany przykład znajduje się w The Puzzle Museum i składa się z trzech kostek 5×5×5, które są połączone 2×2×5 w dwóch miejscach. jest też wersja "2 3x3x3 fused 2x2x2" zwana kostką fused. Pierwsza kostka syjamska została wykonana przez Tony'ego Fishera w 1981 roku. Została uznana za pierwszy przykład „ręcznie wykonanej zmodyfikowanej układanki obrotowej”. |
[2] |
Rozszerzone kostki |
Te łamigłówki są tworzone przez łączenie dodatkowych kostek z istniejącą łamigłówką. Dlatego nie zwiększają złożoności konfiguracji puzzli, tylko sprawiają, że wygląda na bardziej skomplikowaną. Strategie rozwiązywania pozostają takie same, chociaż pomieszana łamigłówka może mieć dziwny wygląd. |
[3] |
Nazwa handlowa: Kostka |
Prawdopodobnie najprostsza do rozwiązania łamigłówka w kształcie regularnego prostopadłościanu. Całkowicie banalne rozwiązanie, gdyż łamigłówka składa się tylko z dwóch kostek . |
Nazwa handlowa: Void cube |
Rozwiązania tej kostki są podobne do zwykłych 3x3x3, z tą różnicą, że w tej łamigłówce możliwe są kombinacje nieparzystości. Ta kostka wykorzystuje specjalny mechanizm ze względu na brak centralnego rdzenia. | |
Nazwa handlowa: Over The Top Kształt geometryczny:
Konfiguracja kawałków kostki |
Eksperymentalna kostka wykonana metodą druku 3D z tworzywa sztucznego wynaleziona przez Oskara van Deventera . Narożniki są proporcjonalnie znacznie większe, a elementy krawędzi pasują do tego większego wymiaru; są wąskie i nie przypominają sześcianów. Pozostałe sześciany to tablice 15x15 po każdej stronie całego sześcianu; zgodnie z planem miałyby tylko 4 mm z boku. Oryginalny mechanizm to rdzeń 3x3x3 z cienkimi „łopatkami” na środkowych krawędziach; pozostałe kostki wypełniają luki. Rdzeń ma w środku sferę. Od 2018 roku jest masowo produkowany przez chińską firmę YuXin. |
Wariacje wzorów
Istnieje wiele łamigłówek, które są mechanicznie identyczne z regularnymi prostopadłościanami wymienionymi powyżej, ale różnią się wzorem i kolorem. Niektóre z nich są wykonywane na zamówienie w bardzo małych ilościach, czasem na imprezy promocyjne. Te wymienione w poniższej tabeli zostały uwzględnione, ponieważ wzór w jakiś sposób wpływa na trudność rozwiązania lub jest godny uwagi w inny sposób.
Zdjęcie | Dane | Uwagi |
---|---|---|
Nazwa handlowa: Junior Cube |
Mechanicznie identyczny jak Pocket Cube. Jednak o wiele łatwiejsze do rozwiązania, ponieważ używa tylko dwóch kolorów. | |
[4] |
Nazwa handlowa: Fooler Cube |
Mechanicznie identyczna ze standardową kostką 3×3×3, ale nie jest prawdziwą łamigłówką, ponieważ wszystkie twarze są tego samego koloru. Istnieją również kostki, które mają tylko trzy kolory, jeden kolor na parę przeciwległych ścian lub jeden kolor na warstwę. Znany również jako kostka Dodo. |
Nazwa handlowa: Kalendarz Cube |
Mechanicznie identyczna ze standardową kostką 3×3×3, ale ze specjalnie wydrukowanymi naklejkami do wyświetlania daty. Dużo łatwiejsze do rozwiązania, ponieważ pięć z sześciu twarzy jest ignorowanych. Ideal wyprodukował wersję komercyjną podczas początkowego szaleństwa na kostki. Dostępne są również zestawy naklejek do przekształcenia zwykłej kostki w kalendarz. | |
[5] |
Kostka Rubika dla niewidomych |
Mechanicznie identyczna ze standardową kostką 3×3×3. Jednak elementy są w pewien sposób dotykowe, aby umożliwić obsługę osobom niewidomym lub rozwiązać z zawiązanymi oczami. Przedstawiona na zdjęciu kostka to oryginalna "kostka ślepca" firmy Politechnika. Ma taki sam kolor jak standardowa kostka, ale na każdym kwadracie znajduje się wytłoczony symbol, który odpowiada kolorowi. |
Nazwa handlowa: Magic Cube |
Mechanicznie identyczna ze standardową kostką 3×3×3. Jednak liczby na środkowych elementach zmuszają rozwiązującego do uświadomienia sobie, że każdy z nich może być w jednej z czterech orientacji, co znacznie zwiększa całkowitą liczbę kombinacji. Liczba kombinacji orientacji lica środkowego wynosi 4 6 . Jednak nieparzyste kombinacje (całkowita nieparzysta liczba obrotów) środkowych powierzchni nie mogą być osiągnięte za pomocą legalnych operacji. Wzrost wynosi zatem x2 11 w stosunku do oryginału, co daje w sumie około 10 24 kombinacji. To zwiększa trudność układanki, ale nie astronomicznie; tylko jeden lub dwa dodatkowe algorytmy są wymagane do uzyskania rozwiązania. Zauważ, że łamigłówkę można traktować jako liczbową łamigłówkę z magicznym kwadratem na każdej z sześciu ścian, przy czym magiczna stała wynosi w tym przypadku 15. | |
[6] |
Kostki wzorzyste |
Mechanicznie identyczna ze standardową kostką 3×3×3. Wzór, który często jest logo promocyjnym lub zdjęciami wykonawców, zwykle powoduje, że orientacja środkowych elementów „liczy się” w rozwiązaniu. Rozwiązanie jest zatem takie samo, jak powyższa kostka „Magiczny kwadrat”. |
Nazwa handlowa: Sudoku Cube |
Identyczna z kostką Rubika pod względem funkcji mechanicznej, dodaje kolejną warstwę trudności, ponieważ liczby muszą mieć tę samą orientację i nie ma kolorów, za którymi można by podążać. Nazwa odzwierciedla jej powierzchowne podobieństwo do dwuwymiarowej układanki liczbowej Sudoku . |
Nieregularne prostopadłościany
Nieregularny prostopadłościan, w kontekście tego artykułu, to prostopadłościan, w którym nie wszystkie elementy mają taką samą długość krawędzi. Ta kategoria puzzli jest często tworzona przez większą regularną łamigłówkę w kształcie prostopadłościanu i łączenie ze sobą niektórych elementów, aby uzyskać większe kawałki. We wzorach na konfigurację kawałków, w nawiasach podano konfigurację zespalanych kawałków. Tak więc (jako prosty przykład prostopadłościanu) 2(2,2)x2(2,2)x2(2,2) to łamigłówka 2×2×2, ale powstała przez połączenie 4×4×4 puzzle. Tak skonstruowane puzzle nazywane są często „zabandażowanymi” kostkami. Istnieje jednak wiele nieregularnych prostopadłościanów, których nie udało się (i często nie można) wykonać za pomocą bandażowania.
Zdjęcie | Dane | Uwagi |
---|---|---|
Nazwa handlowa: Skewb |
Podobnie do oryginalnej kostki Rubika, Skewb różni się tym, że jego cztery osie obrotu przechodzą przez rogi sześcianu, a nie przez środki ścian. W rezultacie jest to głęboka łamigłówka, w której każdy skręt miesza wszystkie sześć twarzy. | |
[7] |
Zabandażowane kostki |
Przykład pokazany w linku jest prostym przykładem dużej liczby zabandażowanych kostek, które zostały wykonane.
Zabandażowana kostka to sześcian, w którym niektóre kawałki są sklejone ze sobą. |
Nazwa handlowa: Square One |
Wariacja na temat oryginalnej Kostki Rubika, którą można obrócić w taki sposób, aby zniekształcić sześcienny kształt układanki. Square One składa się z trzech warstw. Górna i dolna warstwa zawierają latawiec i trójkątne kawałki. Warstwa środkowa składa się z dwóch części trapezowych, które razem mogą tworzyć nieregularny sześciokąt lub kwadrat. Square One jest przykładem innej bardzo dużej klasy puzzli — puzzli prostopadłościennych, które mają kostki, które same w sobie nie są prostopadłościenne. | |
Złoty Sześcian |
Nazwa handlowa: Tony Fisher's Golden Cube |
Pierwsza stworzona łamigłówka obrotowa, która ma tylko jeden kolor, wymaga od rozwiązującego przywrócenia łamigłówki do pierwotnej postaci sześcianu bez pomocy kolorów. |
Nazwa handlowa: Lan Lan Rex Cube (Flower Box) |
Inne wielościany
Zdjęcie | Dane | Uwagi |
---|---|---|
Nazwa handlowa: Pyraminx |
Puzzle w kształcie czworościanu z osiami na rogach i trywialnymi końcówkami. Został wynaleziony w 1970 roku przez Uwe Mèfferta . | |
Nazwa handlowa: Pyramorphix |
Obrotowe puzzle w kształcie czworościanu z mechanizmem kostkowym 2×2×2. | |
Nazwa handlowa: Megaminx |
12-stronna układanka wielościanowa podobna do Kostki Rubika w działaniu i rozwiązaniu. | |
Nazwa handlowa: Gigaminx, Teraminx, Petaminx |
Warianty Megaminx z wieloma warstwami na twarz. Gigaminx ma 2 warstwy na powierzchnię, w sumie 5 warstw na krawędź; Teraminx ma 3 warstwy na powierzchnię, 7 warstw na krawędź; a Petaminx ma 4 warstwy na powierzchnię, 9 warstw na krawędź. | |
Nazwa handlowa: Impossiball |
Zaokrąglona łamigłówka dwudziestościan podobna do Pocket Cube w działaniu i rozwiązaniu. | |
Nazwa handlowa: Gwiazda Aleksandra |
12-stronna niewypukła jednolita układanka wielościanów podobna do kostki Rubika w działaniu i rozwiązaniu. | |
Nazwa handlowa: BrainTwist |
BrainTwist to wyjątkowa łamigłówka czworościenna z możliwością „odwracania”, pokazując tylko połowę układanki na raz. | |
Nazwa handlowa: Dogic |
Dogic to dwudziestościan pocięty na 60 trójkątnych kawałków wokół jego 12 końcówek i 20 centrów twarzy. | |
Nazwa handlowa: Skewb Diamond |
Oktaedryczna odmiana Skewb, jest głęboko wycinaną łamigłówką bardzo podobną do Skewb i jest transformacją z dwoma wielościanami. | |
Nazwa handlowa: Skewb Ostateczny |
Choć wydaje się trudniejszy niż Skewb Diamond, jest funkcjonalnie bardzo podobny do Skewb i Skewb Diamond. Układanka jest cięta w inny sposób, ale te same rozwiązania można wykorzystać do jej rozwiązania, określając, które elementy są równoważne. Ponieważ powierzchnie Skewb Diamond odpowiadają narożnikom Skewb Ultimate, pojawia się dodatkowe ograniczenie orientacji tych elementów. Każde rozwiązanie Skewb Diamond wymaga zatem kilku dodatków w celu rozwiązania Skewb Ultimate. | |
Nazwa handlowa: Barrel Cube |
Mechanicznie identyczny z kostką 3×3×3. Ma jednak ciekawą różnicę w rozwiązaniu. Pionowe kolumny narożne mają inny kolor niż lica i nie odpowiadają kolorom pionowych kolumn lica. Dzięki temu kolumny narożne można umieścić w dowolnym rogu. Na pierwszy rzut oka ułatwia to rozwiązanie, jednak nieparzyste kombinacje kolumn narożnych nie mogą być osiągnięte przez legalne ruchy. Rozwiązujący może nieświadomie próbować rozwiązać nieparzystą kombinację, ale nie będzie tego świadomy aż do ostatnich kilku elementów. | |
Nazwa handlowa: kostka diamentowa |
Mechanicznie identyczny z sześcianem 3×3×3, chociaż przedstawiony na zdjęciu przykład jest łatwiejszy do rozwiązania ze względu na ograniczoną kolorystykę. Ta łamigłówka jest rombowo-sześcianem, ale nie jest jednolita, ponieważ elementy krawędzi są podłużne, a nie kwadratowe. Istnieje podobna łamigłówka zwana rombowoboktahedronem, która jest jednolita. | |
Nazwa handlowa: Pyraminx Kryształ |
Dwunastościan pocięty na 20 kawałków narożnych i 30 kawałków krawędziowych. Jest podobny do Megaminx, ale ma głębsze cięcie, dzięki czemu krawędzie zachowują się inaczej niż krawędzie Megaminx po skręceniu. | |
Nazwa handlowa: Magic 120-komorowy |
Wirtualna 4-wymiarowa łamigłówka, 4-D odpowiednik Megaminxa. |
Inne kształty geometryczne
Zdjęcie | Dane | Uwagi |
---|---|---|
Nazwa handlowa: Magic Ball |
Znany również jako Kula Rubika. Mechanicznie identyczny z sześcianem 3×3×3 w działaniu i rozwiązaniu. Jedyna praktyczna różnica polega na tym, że dość trudno ją uchwycić. To tłumaczy zły stan tego okazu, ponieważ kolorowe naklejki są często wypychane w trakcie użytkowania. |
Trójwymiarowy styl bez Rubika
Zdjęcie | Dane | Uwagi |
---|---|---|
Nazwa handlowa: Minus Cube |
Minus Cube to mechaniczny wariant 3D n-puzzle . Składa się ze sklejanego przezroczystego plastikowego pudełka zawierającego siedem małych kostek. Wewnątrz pudełka znajduje się pusta przestrzeń wielkości jednej małej kostki, a małe kostki można przesuwać wewnątrz pudełka, przechylając pudełko, co powoduje, że kostka wpada w przestrzeń. | |
Nazwa handlowa: |
Zegar Rubika to dwustronna łamigłówka, z której każda strona przedstawia łamigłówce dziewięć zegarów. Istnieją cztery koła, po jednym w każdym rogu łamigłówki, z których każde umożliwia bezpośrednie obracanie odpowiedniego zegara narożnego. Obok środkowego zegara znajdują się również cztery piny, które kontrolują obrót czterech sąsiednich tarcz zegara. | |
Nazwa handlowa: |
Niektórzy nie uznaliby tego za układankę kombinacyjną, chociaż nosi nazwę Rubik. Znany również jako Twist Rubika. Nie ma jednego rozwiązania tej zagadki, ale można stworzyć wiele różnych kształtów. | |
Nazwa handlowa: |
Kostki połączone są biegnącą przez nie elastyczną taśmą. Mogą się swobodnie obracać. Celem układanki jest ułożenie łańcuszka w taki sposób, aby utworzyły sześcian 3 x 3 x 3 lub 4 x 4 x 4. |
Dwuwymiarowy
Zdjęcie | Dane | Uwagi |
---|---|---|
Układanka z przesuwanymi |
Te wszechobecne puzzle występują w wielu rozmiarach i wzorach. Tradycyjny wzór jest z liczbami, a rozwiązanie tworzy magiczny kwadrat . Było wiele różnych projektów, pokazany tutaj przykład używa symboli graficznych zamiast liczb. Rozwiązanie wymaga, aby w żadnym rzędzie, kolumnie lub przekątnej nie było powtarzających się symboli. Zdjęcie przedstawia zagadkę nierozwiązaną. | |
Przesuwana układanka z obrazkiem |
Mechanicznie nie różni się od powyższej układanki. Jednak obraz na kawałkach nadaje mu charakter układanki, a także jest układanką kombinowaną. Zauważ, że obrazek składa się z wielu wielościanów, z których powstały puzzle Rubik. | |
Układ piętnastu elementów układanki |
Oryginalny przesuwany kawałek układanki. | |
Magia Rubika |
Nie do końca 2D. Obejmuje odwracanie części z powrotem na siebie. | |
Mistrzowska Magia Rubika |
Pięciopierścieniowa wersja Magii Rubika | |
Nazwa handlowa: 2D Magic Cube |
Kolejna wirtualna łamigłówka z serii Rubik, ale tym razem bardzo prosta. | |
Konfiguracja Klotski |
Tradycyjna układanka z przesuwanymi elementami. Istnieje teraz nieskończona liczba odmian tej oryginalnej układanki zaimplementowanej jako gry komputerowe. | |
|
Obrotowa układanka. Niektórzy oceniają jej trudność bardzo wysoko w porównaniu do skomplikowanych łamigłówek 3D. Istnieją inne wersje tego typu puzzli, w tym „Mini”, „Pocket” i „Super”, które mają 2, 3 i 10 przecinających się okręgów. Istnieje mod „Upgrade”, który dzieli niektóre duże kawałki na mniejsze. Obecny stan produkcji tej układanki jest nieznany. |
Zagadki nastawione
Zdjęcie | Dane | Uwagi | |
---|---|---|---|
Kostka z przekładnią | Ta zawiła łamigłówka została wymyślona przez Oskara van Deventer . | ||
Gear Cube Extreme i Gear Cube Ultimate | |||
Mieszanie sprzętu | |||
Kostka biegów 5x5x5 | Został on wyprodukowany masowo przez chińską firmę w 2015 roku przy użyciu druku 3D Shapeways, bez zgody van Deventera. Później zawarto porozumienie z inną firmą, aby potwierdzić jego wkład. | ||
Kostka z sprzętem Davida | |||
Zmiana biegu |