WPF 3D API позволяет создавать не только простейшие трехмерные фигуры, но и более сложные 3D объекты, состоящие из примитивов. Создание в WPF трехмерных предметов гораздо проще чем если подобное писать на основе библиотеки DirectX. В WPF, в комплекте с дискретной 3D трансформацией, программистам предлагается лёгкая реализация анимации перемещения, вращения и масштабирования.
Следующий шаг после тестирования класса единичного трёхмерного кубика Cube3D — это применение его на практике для разработки компьютерной игрушки Кубик Рубика. Предлагаемое приложение служит отличным стартом создания реалистичной трёхмерной игры. В исходнике действующая модель кубика Рубика создаётся двумя классами: маленькие кубики Cube3D и полная сборка RubiksCube.
Кубики для кубика Рубика
Сегменты трехмерного кубика Рубика созданы на основе объектов класса Cube3D описанном на странице с исходником WPF вращение 3D кубиков. Класс Cube3D сводит к минимуму программный код визуализации правильного гексаэдра. Минимально достаточно только создание объекта Cube3D, без каких-либо настроек свойств, и «запчасть» для кубика Рубика готова. Окрашивание и управление сегментами реализуется классом RubiksCube.
Как собрать кубик Рубика с помощью IPhone
Класс создания кубика Рубика
Создание трехмерной фигуры из маленьких кубиков происходит в одном классе RubiksCube, наследующего от ModelVisual3D. Принадлежность к классам Visual3D разрешает RubiksCube быть дочерним элементом области просмотра трехмерной пространства, поскольку ViewPort3D может содержать только потомков Visual3D.
Класс RubiksCube создаёт из сегментов кубик Рубика, закрашивает стороны в установленные цвета и управляет анимацией поворотов групп кубиков игрушки. RubiksCube не имеет открытых свойств настроек, но при необходимости их легко реализовать на основе данного исходника. Визуально кубик Рубика создаётся в файле разметки XAML, а повороты инициируются программным кодом.
Принцип создания кубика Рубика
Класс RubiksCube создаёт игровой гексаэдр по сегментам, сверху вниз, вдоль оси Y. Каждый сегмент — это 9 маленьких кубиков: первый сегмент находится в области положительных значений, второй — в центре оси координат, третий — со смещением в отрицательную область оси Y. Центральный гексаэдр скрыт другими кубиками, но оставлен для простоты кода.
Сегментация условная, каждый маленький кубик добавляется в коллекцию RubiksCube.Children отдельно и является самостоятельной единицей большого кубика Рубика. Цель сегментации — упростить создание кубика Рубика путём уменьшения количества программного кода: три сегмента создаются одним методом.
Маленькие гексаэдры в сборке большого куба располагаются симметрично относительно трёх осей координат. Размещаются вплотную к друг друг на расстоянии небольшого зазора, переменная ответственная за зазор — double _gap . Зазоры между кубиками создают впечатление реальной механической игрушки.
Программный код метода создания кубика Рубика из сегментов:
// Создание кубика сегментами из 9 кубиков сверху вниз по оси Y. // size — размер кубиков и он же задаёт // смещение кубиков относительно соответствующих осей. // gap — зазор между кубиками. private void Create(double size, double gap) < // Верхний сегмент Segment(size, size + gap, gap); // Сегмент в середине Segment(size, 0, gap); // Нижний сегмент Segment(size, -(size + gap), gap); // Раскраска кубика Рубика ColorFill(); >private void Segment(double size, double y, double gap) < // Каждый маленький кубик — отдельный дочерний элемент. // После поворотов сегментов кубики изменяют // своё положение в пределах конструкции кубика Рубика. Children.Add(new Cube3D() < // Первичное смещение по осям.
Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = -(size + gap), OffsetY = y, OffsetZ = size + gap >, // Размер кубика Size = size >); Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = 0, OffsetY = y, OffsetZ = size + gap >, Size = size >); Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = size + gap, OffsetY = y, OffsetZ = size + gap >, Size = size >); // Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = -(size + gap), OffsetY = y, OffsetZ = 0 >, Size= size >); Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = 0, OffsetY = y, OffsetZ = size + gap >, Size = size >); Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = 0, OffsetY = y, OffsetZ = 0 >, Size = size >); Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = size + gap, OffsetY = y, OffsetZ = 0 >, Size = size >); // Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = -(size + gap), OffsetY = y, OffsetZ = -(size + gap) >, Size = size >); Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = 0, OffsetY = y, OffsetZ = -(size + gap) >, Size = size >); Children.Add(new Cube3D() < Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = size + gap, OffsetY = y, OffsetZ = -(size + gap) >, Size = size >); >
Координатные системы маленьких кубиков
Первоначальная позиция позиция кубиков определяется свойством Cube3D.Position = (0,0,0) и располагает маленькие кубики в центре своих осей координат. В дальнейшем позиция каждого маленького гексаэдра остаётся неизменной относительно своей координатной системы, доказательством этого служит равенство Cube3D.Position = (0,0,0) после любой трансформации.
Перемещения и вращения составляющих кубиков в исходнике приложения происходит преобразованием их координатных систем. Для позиционирования маленьких кубиков при создании сегментов и вращения сегментов во время игры в методах RubiksCube.Segment(. ) и RubiksCube.Rotate(. ) определён программный код трансформации системы координат каждого гексаэдра кубика Рубика.
Программный код первичной расстановки маленьких гексаэдров:
// size — смещение относительно осей координат. // gap — зазор между кубиками. private void Segment(double size, double y, double gap) < Children.Add(new Cube3D() < // Перенос координатной системы текущего кубика на необходимое смещение. Transform = new TranslateTransform3D < OffsetX = -(size + gap), OffsetY = y, OffsetZ = size + gap >, Size = size >); >
Каждый кубик хранит матрицу своей трансформации в свойстве Cube3D.Transform . Хранение координат положения начинается во время первичной расстановки по местам маленьких гексаэдров и сохраняется до закрытия приложения.
Во время игры, вращение соответствующих сегментов происходит путём комбинирования трансформации переноса кубиков (TranslateTransform3D) с трансформацией вращения (RotateTransform3D). Если применить трансформацию вращения к кубикам без учёта их положения — смещение аннулируется и каждый кубик будет вращаться вокруг своей первоначальной позиции, т.е. (x = 0; y = 0; z = 0) .
Метод вращения выбранного сегмента:
private void Rotate(bool clockwise, Vector3D axisRotation, Func selectSegment) < // Управление последовательностью анимации. if (_isCanAnimation == false) return; _isCanAnimation = false; // Выбор оси вращения. RotateTransform3D rotate = new(new AxisAngleRotation3D(axisRotation, 0)); foreach (Cube3D item in Children) < // Функция критерия отбора кубиков для сегмента поворота. if (selectSegment(item) == true) < // Комбинирование предыдущей трансформации с трансформацией вращения. item.Transform = new Transform3DGroup() < Children = < item.Transform, rotate >>; > > // Программный код анимации поворота. DoubleAnimation rotateAnimation = new() < Duration = TimeSpan.FromSeconds(_animationDuration) >; rotateAnimation.By = clockwise == false ? 90 : -90; rotateAnimation.Completed += RotateAnimation_Completed; rotate.Rotation.BeginAnimation(AxisAngleRotation3D.AngleProperty, rotateAnimation); void RotateAnimation_Completed(object? sender, EventArgs e) < _isCanAnimation = true; >>
Выбор сегмента для поворота
Маленькие кубики располагаются со смещением относительно осей координат, группы по 9 кубиков имеют равное смещение только по одной координатной оси. После поворотов во время игры, кубики изменяют своё положение, состав групп меняется, но в абсолютно всегда создаются вновь сегменты из 9 кубиков имеющих равные координаты только по одной координатной оси. В исходном коде приложения это свойство конструкции кубика Рубика определяет принцип выбора сегмента для вращения.
При определении сегмента поворота используется равенство смещения кубиков по оси вращения. Например: центральный вертикальный сегмент — это кубики со смещением по оси Х равным 0. Для поворота этого сегмента необходимо выбрать все кубики с координатой item.Transform.Value.OffsetX = 0 .
После поворота, из за особенностей вычисления чисел с плавающей запятой, координата Х может иметь значение не равное нулю, например вот такое: item.Transform.Value.OffsetX = 2.353672812205332Е-16 . Поэтому положение сегмента вычисляется с поправкой на неточность:
item.Transform.Value.OffsetX > -0.1 item.Transform.Value.OffsetX .
Соответственно, крайние сегменты выбираются аналогично, по равному смещению вдоль оси поворота.
Методы класса RubiksCube для выбора и вращения сегментов относительно оси Х:
#region === Группы вращения вокруг оси Х === // Поворот левого вертикального сегмента public void RotateLeftX(bool clockwise = false) < // Критерий выбора кубиков для поворота. static bool select(Cube3D item) =>item.Transform.Value.OffsetX < -0.1; RotateX(clockwise, select); >// Поворот центрального вертикального сегмента public void RotateMiddleX(bool clockwise = false) < static bool select(Cube3D item) =>item.Transform.Value.OffsetX > -0.1 item.Transform.Value.OffsetX < 0.1; RotateX(clockwise, select); >// Поворот правого вертикального сегмента public void RotateRightX(bool clockwise = false) < static bool select(Cube3D item) =>item.Transform.Value.OffsetX > 0.1; RotateX(clockwise, select); > // Унифицированный метод выбора оси поворота. private void RotateX(bool clockwise, Func select) < Rotate(clockwise, new Vector3D(1, 0, 0), select); >#endregion
Закраска сторон кубика Рубика
Выбор стороны для закраски определённым цветом осуществляется аналогично механике выбора сегмента для поворота. Окрашиваются наружные стороны кубиков расположенных в одинаковой позиции. Например, верхняя сторона — это все кубики с координатой оси Y > 0.1 пространственной единицы, нижние кубики отбираются координатой Y
Управление поворотами
Повороты осуществляются при нажатии клавиши Пробел. Управление простейшее: 9 поворотов для перемешивания сегментов и 9 поворотов в обратную сторону для сборки кубика Рубика. На основе этого управления можно легко создать код произвольного выбора сегмента для поворота, например с помощью кнопок.
Исходник приложения Кубик Рубика
Исходный код приложения написан в интегрированной среде программирования MS Visual Studio 2022, платформа .NET6. Исходник упакован вместе с файлом приложения.
Источник: www.interestprograms.ru
CubeX — Rubik’s Cube Solver
При обновлении версии приложения вы получите уведомление на E-mail.
Уже подписались: 1
Скриншоты Видео Инструкции
CubeX — Rubik’s Cube Solver — это приложение, которое поможет вам собрать Кубик Рубика максимально быстрым путём из возможных благодаря двум специальным механизмам.
Сфотографируйте свой куб при помощи камеры и на основе полученных по снимку цветовых данных CubeX подберёт пошаговую помощь в сборе кубика.
Источник: androidvip.net
Cube Solver 3.2.0
Cube Solver – тренируйтесь решать головоломки как можно быстрее, используя случайные перестановки и таймер с полной статистикой (SpeedCubing). Узнайте, как решить задачу 3×3 с помощью метода Фридриха в подробном руководстве. Создайте узоры на своем кубике 3×3.
Подписывайтесь на наш Телеграм
- Карманный кубик: оптимальное решение кубика Рубика 2х2 максимум за 14 ходов.
- Кубик Рубика: решая классический кубик 3х3 в среднем за 27 ходов.
- Skewb: оптимальное разрешение максимум за 11 ходов.
- Pyraminx: оптимальное разрешение за 11 ходов без учета вращения вершин.
- Ivy Cube: оптимальное разрешение максимум за 8 ходов.
Решатель 3×3 разработан Гербертом Коциемба.
Другие резольверы разработаны компанией JeffProd.
Источник: trashbox.ru