用数学家约翰康威的思想构造凯尔特绳结艺术:3拼图游戏

用数学家约翰康威的思想构造凯尔特绳结艺术:3拼图游戏

首页休闲益智绳结拼图3D更新时间:2024-04-29

女士们,先生们,老少爷们儿们!在下张大少。

数学家约翰康威提出过一种描述任意扭结的方法,他试着将扭结砍成一个个小块,每一块在外面都刚好伸出4根绳头,而里面就是一小团缠结(这种小块在扭结理论里叫做tangle,姑且翻译为缠结)。再将它们放在一起,连起来,逐渐变成一个更大的扭结,这样我们就得到了一种很形式化的描述方法,可以用来描述任意一种扭结。这个系列,尝试用康威的这种思想构造凯尔特绳结艺术。

排列组合的游戏,宇宙间最后的生命游戏。

水平结

首先选择所需的结大小(例如,在本例中为3 x 2),然后为其绘制栅格:

将每个正方形的所有边标记出1/8、3/8、5/8和7/8。这些是水平线和垂直线离开拼块的点。对角线的拼块必须用眼睛来完成。可以绘制次要线条的整个网格,特别是在第一次使用此方法时,以便更准确地复制线条。

首先将9个拼块中的任意一个放在网格的左上角,两个顶角都是水平拼块。这是因为我们不希望有散头的线条出现(规则2)。对于这个拼块,我使用的是水平、水平、垂直、对角的拼块(表示为HHVD)。

下一个拼块也必须是HH拼块之一,但由于上一个拼块的右下角是对角线,这个拼块的左下角也必须是对角线。所以任何一个以HHD开头的拼块都可以放在这里。

下一个拼块也必须是HH拼块之一,但由于上一个拼块的右下角是对角线,这一拼块的左下角也必须是对角线。由于第一拼块的左下角是垂直的,这个拼块的右下角也必须是垂直的。

所以这一拼块一定是HHDV。

由于第一拼块的左下角是垂直的,所以这一拼块的左上角也必须是垂直的,由于第一拼块的右下角是对角线,这一拼块的右上角也必须是对角线。 它也必须是底部的HH拼块之一,所以只有VDHH拼块适合这里。

由于第二个拼块的左下角是对角线,这个拼块的左上角也必须是对角线,由于第二个拼块的右下角是对角线,这个拼块的右上角也必须是对角线。它也必须是底部的HH拼块之一,所以只有DDHH拼块适合这里。

由于第三个拼块的左下角是对角线,所以这个拼块的左上角也必须是对角线,由于第三个拼块的右下角是垂直的,这个拼块的右上角也必须是垂直的。它也必须是底部的HH拼块之一,所以只有DVHH拼块适合这里。

所以你可以看到,这些拼块可以通过线条离开网格角部的方向来描述。

当所有的线在一个角落相遇时,它们的走向都是一样的,所以每个拐角处都可以更简单地只用一个字母来表示。

把这一点做到极致,仅仅知道角点的方向就足以让你画出这个精确的结:

因此,这个结可以用角点边界的结表示:

另一个例子

这个方法对3x3结来说是完全一样的。对于第一个拼块,因为它是结的顶边,所以顶部的两个顶点都是水平的,这就把你的选择范围限制在9个HH拼块中的一个。

对于第二个拼块,同理,所以顶部的两个顶点都是水平的。此时,左下角必须是对角线。现在你的选择仅限于3个HHD拼块中的一个。

对于右边缘,由于右下角必须与该行第一个拼块的左下角相同(以便您可以重复该结),因此你知道了这个拼块的全部4个点,它必须是HHVV。

第二行的方法完全相同:你知道第一拼块的两个点,所以你有9个拼块可以选择。你知道中央拼块的3个点,所以你有3个拼块可以选择,你知道最后一个拼块的所有点,所以你只有1个选择。

如果你画的结超过三个拼块长,所有不在左右边缘的拼块就像这个例子中的中心拼块,有三个选择。

偶尔也会有这样的问题,比如这个结,存在"封闭的回路"。关于在"正确的"结中是否允许出现这种情况,尚且存在争议,但如果你不喜欢它们,也很容易放弃它们。

只需从水平或垂直部分中取出其中一个拼块,并将其替换为相应的拼块。这些拼块的工作方式完全相同,唯一不同的是,在拼块内部,线不会相交。它还将不同的线连接起来,这样就可以割断结并重新连接起来。事实上,水平和垂直拼块都是由两个边缘拼块组成的,因此,如果您要从“拼块”图中跟踪或复制,则应使用边缘拼块。

要想知道有多少条线组成这个结,你可以沿着一条线一直走,直到它重复。例如,这个结是由一个重复两次的图案组成的,因此它有两条线。

垂直绳结

结的垂直拼块必须以略微不同的方式绘制,以便在连接水平拼块的边框或绘制结面板时,可以正确地完成左右两侧。

这是通过将两边相互连接的线连接起来实现的。唯一不同的是,定义它们的字母是两个边点,而不是顶点。

于是左边的饰片完成之后会变成右边的样子。

这意味着,当您设计绳结饰片和布局网格时,你必须在两边都有一半宽度的拼块。

所以像上面这样的5x5网格只包含4x 5的正方形拼块和两个1x5的半拼块。

困难的方法

这种做垂直结的方法的例外是边界结。结的常见用途是作为页面的边框。

做垂直拼块有两种方法——困难的方法和简单的方法。首先是困难的方法:

1.在这个例子中,竖结和横结是一样的,尽管它们不需要,而且在经典手稿中往往也不是。当一个横结被旋转成一个竖结时,两边需要有一个半宽的部分。

2.注意,当你旋转结的时候,每一拼块的前景线都会换成背景线(换句话说,它从右手变为左手)。

3.为了处理这两个问题,在网格中将节点拉高半个拼块。前景线现在再次从左上角到右下角,就像水平拼块一样。

4.这也改变了所需的拼块,所以对结的简写也改变了。

5.虽然乍一看可能不像,但这是我们到目前为止一直在使用的水平结的垂直等价物。

1. 首先画出你的网格,记住要把半宽的部分放在垂直边缘上,放入结中。请注意,水平结离垂直边缘有半宽距离。

2.从这里开始,你只需遵循与之前相同的程序,来决定哪些拼块要放在网格中。对于左上角的空白部分,你知道三个角,所以你可以从三个HDV拼块中选择。

3.你现在知道它下面的拼块的所有四个角,因为底部的两个角必须是水平的,所以它必须是VDHH拼块。

4.你知道下一个拼块的三个角,所以它一定是三个DDD拼块中的一个。

5.最后一个方形拼块没有选择,必须是DDHH拼块。

6.边缘拼块从来没有任何选择——必须是DD。

7 这个一定是DH

8.这就给我们留下了一个连接结的角块。不幸的是,如果你仔细观察它,你会发现它包含一个回环。和以前一样,这只是通过将回环通过的任何拼块更改为垂直或水平拼块来处理,从而连接不同的线。

将垂直结中的底部正方形拼块改为交叉拼块是可能的,您可能会更喜欢。你可能会喜欢把这个作为一个练习来尝试,或者看看你是否更喜欢其他的选择——这里有很多的选择。

简单的方法

1.这种方法的原理大致相同,但你不需要先为垂直方向重新创建结。

2.在本例中,在绘制6个空白拼块之前,已经选择了它们的拐角方向,但这只是为了展示另一种方法——这取决于你认为最简单的方法。

3.我们只剩下一个看起来有问题的部分:两个角相交于它们之间的一个角。

4.在这种情况下,由于单角是水平的,两个底角是相互连接的,就像一个水平的边缘拼块。

如果单个角是垂直的,那么两个顶角都是垂直的。它可以是交叉的、水平的或垂直的拼块,这取决于审美趣向和闭合环路。

如果单个角是对角线,则必须绘制一个手绘部分,将对角线连接到底角。

青山不改,绿水长流,在下告退。

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