一起來(lái)玩俄羅斯方塊

阮征

啦啦啦，啦啦啦，我是播報(bào)的小行家，一邊走一邊報(bào)。今天的熱點(diǎn)真正好，快來(lái)組隊(duì)看報(bào)道。

你知道俄羅斯方塊嗎？你知道它其中蘊(yùn)含著許多數(shù)學(xué)奧秘嗎？來(lái)吧，跟著我們一起走進(jìn)俄羅斯方塊的奇妙世界！

俄羅斯方塊的誕生

俄羅斯方塊誕生于阿列克謝·帕基特諾夫的手里。一直熱衷于開(kāi)發(fā)電腦游戲的他，突然有了一個(gè)新想法——是否可以讓不同形狀的積木落進(jìn)一個(gè)矩形的玻璃容器里，并在容器底部堆疊起來(lái)，使它們排列成完整的一行或者多行呢？在兩個(gè)好友的幫助下，他制作了這款游戲。經(jīng)過(guò)不斷地傳播和完善，這款游戲逐漸變成了家喻戶曉的經(jīng)典游戲——俄羅斯方塊。

俄羅斯方塊中的數(shù)學(xué)玄機(jī)

如果你玩過(guò)這款游戲，相信你一定知道，俄羅斯方塊中共有7種不同形狀的“方塊”，它們不斷地隨機(jī)落下。方塊的形狀很像一些英文字母，因此人們將它們命名為I形、J形、L形、O形、S形、T形、Z形。

在游戲過(guò)程中，玩家需要安排、擺放不一樣形狀的“方塊”，使1行或者多行被密鋪、無(wú)空缺，這樣可以消去方塊，從而得分。關(guān)于計(jì)分方式：方塊一次消去1行得100分，消去2行得300分，消去3行得600分，消去4行得1000分，依此類(lèi)推。

隨著被消除的總行數(shù)不斷增加，方塊下落的速度也會(huì)越來(lái)越快。一旦某個(gè)方塊擺放后超出了原規(guī)定矩形的高度，游戲便自動(dòng)結(jié)束，玩家又得從頭開(kāi)始！

你是否有這樣的疑問(wèn)——假如玩家的技術(shù)水平高超，那么這個(gè)游戲是不是永遠(yuǎn)都不會(huì)結(jié)束？答案是否定的！曾有人指出，當(dāng)S形方塊和Z形方塊以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔交替出現(xiàn)時(shí)，游戲區(qū)域中將不可避免地出現(xiàn)越來(lái)越多無(wú)法消除的行，最終導(dǎo)致游戲結(jié)束。從理論上說(shuō)，俄羅斯方塊是不能一直玩下去的。

不可能出現(xiàn)的矩形

假設(shè)一個(gè)小方格的面積為單位1，游戲中用到的7種方塊的總面積則為28，那么我們是否能用這樣7種不同形狀的方塊拼出一個(gè)4×7的矩形呢？這個(gè)問(wèn)題的答案同樣是否定的。原因很簡(jiǎn)單，我們畫(huà)出一個(gè)由28個(gè)小方格組成的4×7的矩形，把這些方塊擺一擺，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)：T形方塊的出現(xiàn)，使得這28個(gè)格子，不可能被這7種方塊完全覆蓋住。所以，用7種方塊拼成一個(gè)完整的矩形也是不可能的。

平面鑲嵌

有趣的是，這7種方塊恰好能構(gòu)成一個(gè)平面鑲嵌。什么是平面鑲嵌呢？如果一組幾何圖形能夠既無(wú)重疊又無(wú)空缺地填滿整個(gè)平面，那么就可以將它稱(chēng)為一種平面鑲嵌。

我們生活中的瓷磚形狀基本上是等邊三角形、正方形和正六邊形，也僅有這三種正多邊形符合單用一種正多邊形就可以構(gòu)造平面鑲嵌的條件。如果允許使用多種圖形，我們還可以構(gòu)造出更多漂亮的平面鑲嵌圖案。一些設(shè)計(jì)師別出心裁，把瓷磚做成了俄羅斯方塊的形狀，給居家生活帶來(lái)了幾分創(chuàng)意！