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俄罗斯方块


    你一定玩过“俄罗斯方块”.那是一种有趣的电子游戏:由四个小正方形拼成的俄罗斯方块一个接一个地往下掉,你的任务是在它们下落的过程中及时调整它们的方位,以使它们在落到屏幕底部时能相互镶嵌,不致堆得很高.
    你注意过没有?俄罗斯方块只有以下七种形状.
    你能说出为什么只有这七种形状吗?
    
    提示:注意这四个小正方形拼起来要么排成一层,要么排成两层.排成三层或四层的情况是不必考虑的.
    参看答案与分析
    答案:如果这四个小正方形拼起来只有一层,那么只有一种形状,我们可把这种形状称为“长条”,如图1.                                       
    
    图1
    如果这四个小正方形拼起来形成两层,那么可以有两种情况:“上一下三”和“上二下二”.为什么不考虑“上三下一”的情况?我们将在后面说明.
    对于上一下三的情况,显然有三种拼法,如图2.
    
    图2
    为以后叙述的方便,我们从左到右,把这三种形状分别称为“左一三形”、“中一三形”和“右一三形”.
    对于上二下二的情况,显然也有三种拼法,如图3.
    
    图3
    同样为以后叙述的方便,我们从左到右,把这三种形状分别称为“左二二形”、“四方形”和“右二二形”.
    如果这四个小正方形拼起来形成三层,那么由于小正方形只有四个,因此这样拼起来只能形成两列.把这样拼成的形状旋转90°,就归结于我们刚才考虑过的两层的情况了.
    如果这四个小正方形拼起来形成四层,那么它们只能拼成一个竖直的长条,而不会形成我们刚才没有考虑到的形状.
    现在我们解答为什么不考虑上三下一的情况.这是因为任何一个上三下一的形状,旋转180°后即成为一个我们考虑过的上一下三的形状了.
    但是为什么不把左一三形和右一三形看作同一个形状?同样的问题也可针对左二二形和右二二形提出.它们似乎也可以通过旋转相互变换.然而,刚才我们所用的旋转,都是可以在一张平面内完成的;而现在把左一三形(左二二形)变换成右一三形(右二二形),所用的旋转实际上应叫做“翻转”,即在旋转过程中必须离开平面.由于“俄罗斯方块”游戏是在二维屏幕上进行的,人们只能对俄罗斯方块进行不离平面的旋转而不能进行离开平面的“翻转”,因此左一三形和右一三形被认为是两种不同的形状;同理,左二二形和右二二形也是两种不同的形状.
    总结起来,我们有:长条、左一三形、中一三形、右一三形、左二二形、四方形和右二二形.一共是七种形状.
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