Шелюк Артем Евгеньевич
Сборка Кубик Рубика 3x3 алгоритмом Джессики Фридрих
Учась еще в начальной школе я пытался собирать кубик Рубика, но собрать больше одной грани, не поломав при этом другие, у меня не получалось. Один раз получилось собрать две стороны, но только благодаря помощи моего дедушки. Когда я учился в университете мне снова на глаза попался кубик Рубика - игрушка, которая в свое время просто взорвала мир. Я начал заново пытаться его собрать. Так я потратил три недели своей жизни, но результат того стоил. Я его собрал. Проходив пару дней довольный собой и хвастаясь об этом кому только можно, я увидел по телевизору передачу о том, что есть клуб спидкуберов в России. Как оказалось, есть в мире люди, умеющие собирать этот кубик за считанные секунды, а не как я за месяц.
Я начал искать все возможную информацию о том, как можно быстро собрать кубик Рубика. Мне казалось, что есть какая-то тайная комбинация, которая расставляет цвета на нужные места, но все оказалось совершенно не так… Оказалось, что существует достаточное количество алгоритмов скоростной сборки кубика Рубика и они не такие простые, как я предполагал. И так как желание научиться скоростной сборки кубика было огромным, я приступил к изучению алгоритма.
Обучение я начал с изучения простейшего алгоритма сборки для новичков, и для того чтобы он достаточно отложился в памяти, я потратил что-то около недели. Еще неделю для того, чтобы все довести до автоматизма. Но потом я заметил что мой результат не улучшается, на тот момент он составлял 1,2 - 2 минуты, как бы быстро я не старался это сделать. И тогда я начал изучать алгоритм Джессики Фридрих, именно с помощью этого алгоритма я довел свой результат до 30 секунд. Ниже приводится подробное описание алгоритма и советы, которые вам помогут улучшить свои результаты по скоростной сборке кубик Рубика.
Кубик Рубика
Одна из самых популярных головоломок XX века – Кубик Рубика (разг. Кубик-рубик) считается абсолютным лидером по популярности и продажам среди игрушек за последнее 30–40 лет: количество проданных экземпляров достигает 350 млн, то есть, если выстроить их в одну линию, они запросто покроют расстояние от полюса до полюса планеты [1].
По сути своей, это куб состоящий из 26-ти кубиков (3-3), способных вращаться вокруг трех внутренних осей куба. Каждая сторона куба (9 разноцветных квадратиков) имеет определенный цвет, при повороте сторон, квадраты разного цвета смешиваются между собой, и задачей игрока становится восстановление изначальной цветовой схемы – 1 сторона – один цвет [1].
Сочетание приятного с полезным
К первым кубикам Рубика прилагалась бумажка, где по-английски было написано: «Эта игрушка развивает логическое мышление и стереоскопическое зрение у детей и взрослых. Синхронная манипуляция на многих поверхностях является очень сложным заданием, которое можно решить только при условии открытия логики поворотов».
Сборка кубика это действительно сочетание приятного с полезным - повышает умственные способности и приносит удовольствие от занимательной игры. К тому же, головоломки Рубика развивают пространственное воображение, терпение, ловкость рук и гибкость мышления. Несмотря на то, что кубик Рубика был изобретен для математиков оказалось, что головоломка более полезна представителям креативных профессий, чем людям с математическим типом ума, так как сборка кубика Рубика заставляет активно работать отделы мозга, ответственные за творчество и неординарный подход к решению задачи. И по сей день головоломку продолжают активно использовать ученые - математики для иллюстрации студентам теории чисел.
Метод Джессики Фридрих
Наиболее популярным методом скоростной сборки кубика является метод Джессики Фридрих, которая его доработала и популяризовала, хотя свой вклад внесли и другие люди. Если всё делать правильно, в среднем кубик удаётся собрать за 56 ходов (увы не за двадцать - алгоритм Бога). Существуют и другие методы, с помощью которых можно получить неплохие результаты: Petrus, ZZ, Roux и т. д. Они менее популярны и ради краткости мы ограничимся рассмотрением метода Джессики Фридрих, он же CFOP [1].
CFOP — это название четырёх стадий сборки: Cross, F2L, OLL, PLL:
- Cross — сборка креста, четырёх рёберных кубиков на нижней грани;
- F2L (First two layers) — сборка двух слоёв — нижнего и среднего;
- OLL (Orient the last layer) — правильная ориентация кубиков верхнего слоя;
- PLL (Permute the last layer) — расстановка кубиков верхнего слоя.
Теперь о каждом этапе сборки подробно [1].
Cross - крест
Цель стадии — правильно разместить четыре рёберных кубика на одной из граней. С этим справится любой, кто умеет собирать кубик хоть как-то, однако собрать крест за несколько секунд не так тривиально. По правилам соревнований перед сборкой вам даётся 15 секунд на изучение комбинации (inspecting), за которые как минимум надо найти эти четыре рёберных кубика, а хорошо бы и составить в голове полную последовательность ходов. Доказано, что для сборки креста на заранее выбранной грани всегда требуется не больше восьми поворотов (поворот на 180° считается за один), причём восемь крайне редко, да и семь нечасто (среднее чуть меньше шести). На практике, чтобы быстро научиться находить оптимальную последовательность, требуется немало тренироваться [1].
Выбирать грань для сборки креста можно по-разному. Наиболее популярный способ — всегда собирать его на одной и той же грани (часто — на белой). Тогда вы на всех стадиях сборки точно знаете относительное расположение цветов, что облегчает процесс. Некоторые люди собирают первой ту грань, которую легче всего собрать. В среднем это экономит один поворот, однако вам постоянно приходится перестраиваться на другое расположение цветов. Используется также компромиссный вариант — собирать одну из двух противоположных граней (скажем, либо белую, либо жёлтую), тогда набор цветов боковых граней не меняется [2].
Основная хитрость сборки креста в том, что его надо собирать относительно. К примеру, если вы собираете крест на белой грани и бело-синий рёберный кубик уже на ней стоит белым цветом к белому центру, то вам не так важно, совмещена ли синяя сторона этого кубика с синей гранью. Достаточно поставить бело-зелёный кубик на противоположной стороне, а бело-красный и бело-оранжевый слева и справа. В процессе сборки вы можете крутить белую грань как угодно, а в конце одним движением сразу совместите все боковые центры с кубиками креста. Важно лишь помнить точный порядок цветов на кубике: если смотреть на белую грань, то по часовой стрелке идут синий, красный, зелёный, оранжевый (сзади — жёлтый) [2].
Профессионалы собирают крест на нижней грани. Новичкам это кажется трудно, так как почти не видно, что ты собираешь, однако это даёт большое преимущество при переходе к следующему этапу: вам не надо тратить время на переворачивание кубика, и вы в процессе сборки креста можете заметить расстановку кубиков, нужных для сборки F2L и наметить план дальнейшей сборки [1].
F2L — первые два слоя
Cтадия, цель которой — собрать первых два слоя: слой с крестом и промежуточный слой. По сути дела вам нужно расставить на места восемь кубиков: четыре угловых нижнего слоя и четыре рёберных боковых в среднем слое. В отличие от методов сборки для начинающих пара (столбик) из углового и рёберного кубика собирается сразу же (то есть надо собрать четыре таких пары). В зависимости от первоначальной расстановки кубиков пары вам нужно применить тот или иной алгоритм (последовательность поворотов). Всего таких алгоритмов больше 40, можно их просто вызубрить, однако почти все они выводятся интуитивно. Есть два простейших случая, когда пара собирается в три движения:
Ещё два случая зеркальны к этим. Все остальные нужно свести к одному из этих четырёх. На это нужно максимум 8 ходов, то есть всего потребуется не больше 11 ходов на столбик. Возможно, вы найдёте не самый оптимальный способ, однако если сперва научитесь интуитивно собирать любую комбинацию хоть как-то, отдельные случаи потом можно посмотреть в шпаргалках [1].
Основная сложность этапа в том, чтобы быстро находить парные кубики. Они могут находиться в 16 различных местах: 8 мест в последнем слое и 8 в столбиках. Столбики просматривать сложнее, а чем меньше столбиков у вас собрано, тем больше шансов, что в несобранных находятся нужные вам кубики. Если вы при сборке креста не обращали внимания на кубики для F2L, при переходе к этому этапу вы можете потерять много времени просто на поиск. Также не всегда разумно начинать с первой найденной пары: возможно, она собирается длинным алгоритмом, а если начать с другой, то в процессе первая перестроится в более удачную комбинацию [2].
Шпаргалки по F2L [4].
OLL — ориентация последнего слоя
На этом этапе кубики последнего слоя ориентируются так, чтобы последняя (в нашем случае — жёлтая) грань оказалась собранной. При этом неважно, что кубики по сути не стоят на своих местах: этим мы займёмся на последнем этапе[1].
Существует 57 различных исходных ситуаций, для каждой из которых есть свой алгоритм сборки, от 6 и где-то до 14 ходов. Необходимо не только выучить все эти алгоритмы, но и быстро идентифицировать, какой из них необходимо применить на данный момент [2].
Не всегда требуется сличать кубик со схемой полностью, надо лишь сличить достаточно квадратиков, чтобы отличить от остальных комбинаций. Для некоторых случаев приводится по два типа (кому-то удобнее делать один, кому-то другой). Почти все случаи выпадают с вероятностью 1/54, некоторые с 1/108 и две с вероятностью 1/216 (включая счастливую комбинацию, когда OLL собралась сама) [2].
Начинающим заучивать 57 комбинаций может показаться пыткой, поэтому придуман упрощённый, но более медленный вариант — 2-look OLL. В этом случае OLL разбивается на два этапа, сперва собирается крест, а затем углы. Тут надо заучить лишь 10 алгоритмов (3 для креста, 7 для углов). Набравшись опыта в 2-look OLL, можно не спеша взяться за изучение полного набора. При этом 2-look в любом случае пригодятся: во-первых, они все есть в полном наборе (скажем, если крест собрался сам, то полные OLL совпадают с 2-look OLL для углов), а во-вторых, если вам попался ещё незнакомый OLL, вы можете вернуться к 2-look [2].
Шпаргалки по OLL [4,5,6].
PLL — перестановка последнего слоя
Заключительный этап сборки состоит в том, чтобы расставить кубики последнего слоя на нужные места. Подход примерно аналогичный предыдущему этапу, но комбинаций и алгоритмов здесь меньше, всего 21 (13, если считать зеркальные и обратные за одну). С другой стороны их несколько сложнее опознавать, так как здесь надо учитывать разные цвета, причём цвета на схеме могут не совпадать с вашими цветами (с точностью до циклической перестановки) [1]:
Стрелками обозначены кубики, которые переставляет данный PLL. Вероятности большинства комбинаций — 1/18, изредка 1/36 и 1/72 (включая счастливый случай, когда ничего делать не надо). Опять же предлагается упрощённый вариант — 2-look PLL, когда сперва расставляются углы (две комбинации), а потом центры (четыре комбинации), их довольно легко выучить.
Шпаргалки по PLL [4,5,6].
Кубик
Даже изучив в совершенстве приведённый метод, вы не достигнете хороших результатов с плохим кубиком. Грани кубика должны легко вращаться толчком одного пальца, при этом он не должен быть слишком разболтан. Слои должны висеть на пружинках так, чтобы не до конца повёрнутый один слой не мешал продолжать вращение в другом направлении (в разумных пределах, конечно). У правильного кубика центральные квадратики можно вытащить и подкрутить болты, что находятся под ними. В обычных магазинах сложно найти хороший кубик, рекомендуют заказывать по интернету, например, тут [2].
Для достижения наилучших результатов кубик необходимо смазывать. Иногда смазка идёт в комплекте с кубиком, либо покупается отдельно. Подходит силиконовая смазка, которую можно купить в автомагазинах [2].
Вращения слоев кубика
Вращение всего кубика в руках (а не отдельных граней) отнимает существенное время, поэтому при сборке его стараются как можно сильнее избегать. Скажем, на этапе F2L порой проще собирать столбик в дальнем от себя углу, не видя его, чем поворачивать кубик этим столбиком к себе. На этапе OLL, чтобы повернуть кубик так, как в схеме алгоритма, достаточно покрутить верхний слой, а не крутить весь кубик целиком — это быстрее (положение верхнего слоя относительно нижних на этом этапе не важно) [2].
Заглядывание вперёд
После завершения очередного этапа вы должны без паузы переходить к следующему. Пока вы на автомате выполняете очередной алгоритм, у вас голова свободна. Используйте это время, чтобы найти кубики, важные для следующего этапа, и понять, какой из алгоритмов вам придётся использовать дальше [2].
Fingertricks
Также ключ к значительному ускорению сборки — это умелое использование всех пальцев для вращения. Некоторые частоиспользуемые комбинации выполняются молниеносно, 5 поворотов в секунду и выше, если правильно использовать пальцы. Обратите внимание: не всегда более короткий алгоритм делать быстрее; может оказаться, что придётся делать неудобные повороты [2].
Практика, практика и еще раз практика…
Без длительных тренировок ничего не выйдет. Приготовьтесь, что кубик придётся собирать тысячи раз [2].
Использованные источники
- Сайт с подробным описанием алгоритма CFOP, схемы, шпаргалки, видео - http://razuznai.ru/kak_sobrat_kubik_rubik.html
- Быстрая сборка кубик Рубика - http://habrahabr.ru/post/103990/
- Сайт посвященный скоростной сборке кубика Рубика разных размеров, разными алгоритмами - http://www.speedsolving.com/wiki/index.php/Main_Page
- Сайт содержащий описание алгоритма CFOP для скоростной сборки кубика Рубика 3Х3 - http://badmephisto.com/
- Сайт содержит описание простейшего алгоритма сборки кубика Рубика (алгоритм для начинающих) - http://kak-sobrat-kubik-rubika.praya.ru/
- Сборка по методу Джессики Фридрих - http://rubiks.ixbb.ru/viewtopic.php?id=36
- Пошаговое описание алгоритма CFOP - http://soberi-kubik.ru/
- Как собрать кубик Рубика - http://karalovbros.narod.ru/rubik/
- Сборка кубика Рубика - схема сборки в картинках - http://kubik-rubika.io.ua/
- Алгоритм сборки кубика Рубика для начинающих в картинках - http://www.fleshe4ka.ru/archives/89
- Метод послойной сборки кубика Pубика - http://kub.at.ua/