多格形
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在趣味数学中,多格形(Polyform)是通过将相同的多边形连接在一起而构成的平面图形。多格形组成的单元通常是(但不一定是)一个简单凸多边形,例如正方形或正三角形。当单元是正方形时,其组成的多格形即是众所周知的多连骨牌/多连方块。
连接规则
多边形连接的规则可能会有所不同,因此必须针对每种不同类型的多格形进行说明。但是,多格形通常都满足以下规则:
- 两个单元只能以边相连,且必须共享整条边。
- 任何单元不得重叠。
- 必须是是单连通图形,即所有单元须连在一起。若断开,不符合多格形定义。
- 多边形也有双面、单面、固定的区别,具体可以参见多连方块。
- 俄罗斯方块游戏使用的是「单面」的方块,其它的类俄罗斯方块游戏也很少出现镜像翻转的功能。
一般而言类俄罗斯方块的游戏使用能够周期性密铺平面的单元,例如三角形、正方形、正六边形等等。
由于俄罗斯方块有旋转这一操作,一般也要求密铺的样式有旋转对称性。例如,任意的平行四边形密铺不满足旋转对称性,一般情况下无法用于类俄罗斯方块游戏。
扩展
多格形亦可拓展至三维空间,此时,若使用的是立体图形,则「两个单元只能以边相连」的规则变为「两个单元只能以面相连」。例如,使用立方体作为基本单元,此时的多格形即为多立方体。
若允许多种多边形单元,则产生更多的拼接可能,也需要更多的额外规则限定拼接方法。而有些拼接,例如彭罗斯密铺,由于没有周期性,不适用于俄罗斯方块游戏。
若单元格可周期性密铺平面,此时将「两个单元只能以边相连」的规则放宽,允许以角相连的话,就会产生铰接的“多格形”。对于正方形,即铰接方块。
可以用于类俄罗斯方块游戏的密铺形式
理论上所有的正镶嵌、半正镶嵌与卡塔兰镶嵌(半正镶嵌的对偶)都可以用于类方块游戏。以下仅展示常见的几种:
- 正方形密铺,对应一般方块游戏使用的方块与场地
- 将每个正方形沿两条对角线切开得到四个等腰直角三角形,这种密铺也满足平移和旋转对称性
- 开罗五边形镶嵌,可以视作某种正方形密铺的变体
- MultiMino 2: Polyform 中出现了将正方形按斜奇偶性区分而得的链条,本质与开罗五边形镶嵌高度相似
- 正三角形密铺
- 正六边形密铺
- 将每个正六边形按特定方式切割可得到三个全等菱形,这种密铺也满足平移和旋转对称性
(WIP……)