Ранние шахматы
И в 2 и в 3 года ведущая деятельность у ребенка игровая. Значит, чтобы обучение шахматам было результативным, нужно его организовать в игровой форме.
Вашему малышу два года? Энтузиасты раннего развития предлагают для начала отложить в сторону комплект обычных шахматных фигур и начинать с двухлетками с “предшахмат”. Такие “ранние шахматы” можно смастерить самим. Делают доску, на которой вдвое меньше клеток, чем на обычной, но клетки крупные, берут два набора фигур, лучше всего забавных – пусть это будут зайцы и волки, и начинают осваивать понятие “съел”. Учат малыша ходить, например, только в одном направлении. Или по одной или по две клетки, например, только вперед. Или только по диагонали. Цель – постичь саму условность игры. Например, зайчиха-мама ходит на две клетки, а зайчата – на одну. Такую доску можно нарисовать на стенке холодильника и передвигать на ней магнитные фигурки. После таких тренировочных шахмат дети быстрее разбираются во взрослых премудростях. Естественно, по этой схеме можно пробовать обучать не только двухлетку, но и малыша постарше.
После разминочных “предшахмат” приступаем к настоящей игре.
Дома любимой игрой можно заниматься хоть каждый день, главное – наблюдайте за малышом, чтобы не “перекормить” его шахматной премудростью.
Виды и названия
На шахматной доске располагаются 6 видов фигур. Это ферзь (королева), король, конь, слон (офицер), ладья (тура) и пешка. Каждому начинающему шахматисту нужно знать, как они называются.
Играть следует вдвоем, один соперник управляет черными фигурами, другой белыми. Каждый игрок имеет в своем распоряжении 16 боевых юнитов: 1 ферзь, 1 король, 2 ладьи, 2 коня, 2 офицера, 8 пешек.
Король
На поле боя король является самой важной среди шахматных фигур, но одновременно самой слабой. Среди других юнитов, эта наиболее высокая и красивая
На вершине располагается нечто вроде короны.
Продумывая стратегию игры, важно всегда держать короля под надежной защитой, так как успешная атака в его сторону приводит к поражению и называется мат
Ферзь
Данную фигуру еще называют королевой. Она самая сильная на поле боя, сочетает в себе умения ладьи и офицера. В устаревшем арабском шатрандже королева считалась наиболее уязвимой и ходила по диагонали всего лишь на одну клетку. В европейских шахматах ферзь трансформировался в сильнейшую единицу. Внешний вид королевы аналогичен королю, но имеет более низкий рост. На вершине расположен небольшой шарик.
Ладья
Согласно правилам игры, с ладьей можно провести рокировку. Каждому игроку дается по две таких единицы, располагаются они на краях поля.
Ладья — это тяжелая фигура, внешне напоминает круглую башню. Европейское название — тура, что означает крепостная башня. В различных вариациях шахматной игры внешний вид и название ладьи сильно отличались. Например, в чатуранге ее именовали колесницей (ратх). В шатрандже ладья носила название — рух и означало птицу рух (это персонаж из фольклора арабов). На Руси данная фигура выполнялась наподобие судна (ладьи), откуда и возникло привычное нам сегодня название.
Слон
Офицер передвигается диагонально. В старых шахматах слон ходил диагонально через одну клетку и перепрыгивал через стоящие рядом юниты. Учитывая геометрию доски, он может двигаться только по клеткам одного цвета. В зависимости от того, на каком поле расставлены фигуры, они могут быть черными или белыми.
Начиная игру, шахматисты имеют в своем распоряжении по два слона, стоящих на разных по цвету клетках. Как и конь, слон считается легкой фигурой. По высоте офицер ниже ферзя, верхушка оформлена в виде капли. Такой внешний вид напоминает головной убор церковнослужителя. Европейское название слона — bishop, что переводится как епископ.
Конь
Конь — это единственный юнит, который не ходит строго по прямой или диагонали. Данная единица перемещается буквой «Г» или «L», при этом она перепрыгивает союзные или вражеские фигуры. Ход коня не изменился со времен первых шахмат. Каждый игрок начинает партию с двумя конями, размещенными между ладьей и слоном. Эту фигуру сложно перепутать с какой-либо другой, так как она имеет вид конской головы на небольшом пьедестале. Европейское название — рыцарь.
Пешка
Это единственная единица, которая по-разному ходит и атакует. Если во время партии пешка достигает последней горизонтали поля, она становится любой фигурой по усмотрению шахматиста, как правило, игроки выбирают ферзя.
Начиная партию, соперники имеют в своем распоряжении 8 пешек, они располагаются по второй горизонтали и прикрывают более ценные шахматные фигуры. Внешне пешка отличается небольшой высотой, верхушка фигуры украшена шаром.
Несмотря на то, что пешка считается одной из самых слабых фигур на доске, не стоит недооценивать ее роль. Именно эти единицы составляют основу обороны шахматиста.
Правила расстановки
Изучение правил расстановки фигур в шахматах является первым шагом для новичков. Доска представляет собой квадрат, каждая сторона которого состоит из восьми клеток, называемых полями. Количество клеток на доске — 32 черных и 32 белых. Расстановка шахмат предполагает соблюдение нескольких правил:
- Доска ставится так, чтобы у каждого шахматиста последним правым было поле белого цвета.
- Фигуры соперников стоят симметрично.
- Перед началом боя все фигуры нужно расставить (два ряда).
Каждая клетка имеет определенные координаты, благодаря чему игроки могут записывать все ходы. Стороны доски помечены цифрами от 1 до 8 и буквами от А до H. Координаты поля обозначаются так: А7, G5, C4. По правилам расставлять фигуры нужно по следующим горизонталям: белые по первой и второй, черные по седьмой и восьмой.
Перед началом игры в шахматы нужно расставить фигуры, каждая единица имеет свое место на доске. Запомнить координаты юнитов несложно, достаточно несколько раз сделать расстановку. Для детей и новичков проще всего использовать следующую схему:
- по краям первой линии ставятся ладьи;
- возле них располагаются кони;
- затем с обеих сторон ставят слонов;
- на оставшихся местах в центре доски располагаются король и ферзь;
- следующая горизонталь — ряд пешек.
После того как все фигуры заняли свои места, можно начинать партию. Если запомнить расположение юнитов сразу не получается, следует распечатать или нарисовать себе схему.
Основные правила шахмат сёги
Сёги — это игра для двух игроков, которые сражаются друг с другом на доске. Как и в классических европейских шахматах, игроки поочерёдно, шаг за шагом, передвигают фигуры. Процесс совершения ходов до конца игры называется «тай-кеку» (игра). В сёги побеждает тот, кто первым съест вражеского короля, то есть поставит ему мат.
В сёги в отличии от европейских шахмат нет чёрных и белых фигур — все фигуры одного цвета. Их принадлежность игроку определяется по направлению их острой части.
Противоборствующие стороны лишь условно делят на чёрные — готэ (ходящие первыми) и белые сэнтэ — (ходящие позже).
Основным отличием европейских шахмат от сёги является возможность возврата ранее съеденных фигур противника обратно на поле, но уже на своей стороне. Именно это, порой, делает партии сёги невероятно сложными и интересными.
Закреплённые позиции
Есть очень простой способ зафиксировать в памяти позиции тех или иных фигур. В первую очередь нужно помнить, что линия непосредственно перед королём занята восемью пешками. Далее расстановка шахмат начинается с углов доски — на крайних клетках горизонтали стоят ладьи, следом за ними ставятся кони и только потом слоны. Можно начать расставлять фигуры от обратного. То есть, водрузив короля и ферзя на их законные места, нужно помнить, что справа и слева от них в качестве охраны выступают слоны, затем кони и только на внешних границах шахматной доски стоят ладьи.Как правило, расстановка шахмат со временем становится делом настолько обыденным, что вопросов относительно позиций фигур перед боем и не возникает. С практикой приходит опыт. Многие игроки могут мысленно воссоздать картинку с шахматной доской, расставить на ней фигуры и вести партию с противником с закрытыми глазами.
Модели и сложность задач
Пришло время собственно обсудить: а как это вообще все решать и насколько быстро это вообще можно сделать?
Линейный поиск для классической задачи
Самый интересный момент, что даже специалисты иногда путаются и думают, что для решения N-ферзей нужен комбинаторный поиск и думают, что сложность задачи выше P. Про то, что такое P и NP, когда-то уже писал на Хабре: Зачем нам всем нужен SAT и все эти P-NP (часть первая) и вторая вот тут. Однако, задача решается без перебора вариантов! Т.е., для доски любого размера можно всегда расставить ферзей один за одним лесенкой:
Существует целый ряд алгоритмов расстановки, например см. вот эту статью или даже вот тут в Вики.
Отсюда вывод, для N = 1 и N > 3 решение всегда есть (см. алго), а для N = 2 или N = 3 всегда нет (тривиально следует из доски). Это значит, что задача разрешимости для N ферзей (где нужно сказать есть решение или нет) решается тривиально за константное время (ну ок, конструктивно за линейное — расставить/проверить).
Самое время перепроверить прочитанное, читаем типичный заголовок «задачу о N ферзях признали NP-полной задачей» — у вас замироточили глаза?
Как считать число решений на практике
Вот тут начинается самое интересное: у количества решений задачи о расстановке ферзей даже есть своё имя — «последовательность A000170». На этом хорошие новости заканчиваются. Сложность задачи: выше NP и P#, на практике это означает, что оптимальное решение — это скачать данные последовательности в словарь и возвращать нужное число. Так как для N=27 оно уже считалось на параллельном кластере сколько там недель.
Решение: выписываем табличку и по n, возвращаем а(n) n a(n) 1: 1 2: 0 3: 0 4: 2 5: 10 6: 4 7: 40 8: 92 9: 352 10: 724 … 21: 314666222712 22: 2691008701644 23: 24233937684440 24: 227514171973736 25: 2207893435808352 26 22317699616364044 27: 234907967154122528
Однако, если у вас какая-то хитрая разновидность задачи и все-таки нужно посчитать решения (а их количество неизвестно и раньше их никто не посчитал), то лучший вариант прототипа обсуждается чуть ниже.
Дополнение до N и Answer Set Programming
Тут начинается самое интересное: в чём же состоит новый результат статьи? Задача о дополнении до N ферзей — NP-полна! (Интересно, что про NP-полноту дополнения латинского квадрата было известно ещё в 1984-ом году.)
Что это означает на практике? Самый простой способ решишь эту задачу (или вдруг, если нам нужно её вариацию) — использовать SAT. Однако, мне больше нравится следующая аналогия:
SAT — это ассемблер для комбинаторных NP-задач, а Answer Set Programming (ASP) — это С++ (у ASP тоже загадочная русская душа: он временами запутан и непредсказуем для непосвященных; кстати, теория, лежащая в основе современного ASP, была придумана в 1988ом году Михаилом Гельфондом и Владимиром Лифшицем, работавших тогда в университетах Техаса и Стэнфорда соответственно).
Если говорить упрощенно: ASP — это декларативный язык программирования ограничений (constraints в англоязычной литературе) с синтаксисом Prolog. То есть мы записываем, каким ограничениям должно удовлетворять решение, а система сводит всё к варианту SAT и находит нам решение.
Детали решения здесь не столь важны, и Answer Set Programming достоин отдельного поста (который лежит у меня в черновике уже неприлично долго): поэтому разберем концептуальные моменты
Строка 1 1 :- row(X). — называется choice rule, и она определяет, что является допустимым пространством поиска.
Последние три строки называются integrity constraints: и они определяют каким ограничениям должно удовлетворять решение: не может быть ферзя в одном и том же ряду, не может быть ферзя в одной и той же колонке (опущено, в силу симметрии) и не может быть ферзя на одной и той же диагонали.
В качестве системы для экспериментов рекомендую Clingo. И для начала стоит посмотреть их tutorial и попочитать блог на www.hakank.org.
Безусловно, если впервые писать на ASP, то первая модель не выйдет невероятно эффективной и быстрой, но скорее всего будет быстрее перебора с возвратом, написанным на скорую руку. Однако, если понять основные принципы работы системы, ASP может стать «regexp для NP-полных задач».
Проведем простой численный эксперимент с нашей ASP моделью. Я добавил 5 коварных ферзей в модель и запустил поиск решения для N от 1 до 150 и вот, что вышло (запущено на обычном домашнем ноутбуке):
Итого, наша ASP модель примерно в течении минуты может найти решения задачи о дополнении при N <= 150 (в обычном случае). Это показывает, что система отлично подходит для прототипирования моделей сложных комбинаторных задач.
Рекомендации для начинающих шахматистов
Правила расстановки фигур являются первым шагом для каждого начинающего шахматиста. Изучить все нюансы нужно перед изучением способов перемещений единиц, общих принципов игры. Есть несколько рекомендаций опытных шахматистов, которые пригодятся каждому новичку, помогут быстрее усвоить секреты игры, не допускать ошибок:
- при установке доски нужно помнить, что крайнее правое положение должна занимать белая клетка;
- можно устанавливать главные фигуры в любой последовательности, ферзь обязательно должен занять клетку своего цвета;
- на этапе подготовки следует внимательно изучить ценность каждой фигуры, чтобы избежать неоправданных потерь;
- обязательно нужно запомнить обозначение фигур, символику, правила определения адреса поля для изучения литературы, грамотной записи ходов.
Одним из привлекательных качеств этой игры являются неограниченные возможности в выборе тактики, стратегии, возможность вырабатывать свои комбинации. Однако на первых порах не стоит рассчитывать на свои математические способности. На первый взгляд шахматы могут показаться простой игрой из-за конкретных правил. Однако каждый новичок быстро убеждается в том, что эта игра обладает высокой сложностью.
Начинающим шахматистам необходимо выделить время для изучения литературы, в которой содержатся рекомендации по тактике и стратегии, детально разбираются традиционные партии. Это позволит быстрее понять особенности игры. Новичок, внимательно изучивший знаменитые дебюты, вряд ли допустит промах, получит простой мат в три хода. Позже придет умение, начнут вырабатываться собственные варианты, комбинации, которые помогут поставить в тупик даже опытного мастера.
Как «скачет» конь в шахматах
Конь (неправильное название лошадь) очень интересная фигура. Как же может ходить конь в шахматах? Он может прыгать через свои фигуры и через фигуры соперника, при этом конь пишет в воздухе букву « Г». Из исходного положения конь может перелететь пешку и очутиться справа или слева по диагонали от нее. Если он стоит на белой клеточке, то после окончания хода он должен оказать на черной клеточке и наоборот.
Конь, находясь в центре поля, имеет возможность сходить 8 различными вариантами, а из исходной позиции только 3 вариантами.
Кроме этого сильными сторонами коня являются следующие моменты:
- Только он с пешкой имеет право на первый шаг в партии. Это свойство также помогает при закрытых ситуациях, когда слону и ладье и ферзю перекрыли ходы.
- Конь может легко атаковать любую фигуру противника без угрозы для себя (кроме вражеского коня). Это свойство эффективно использовать при атаке на ферзя.
- Король не сможет спастись от атаки коня другими фигурами или сам напасть на него, если только конь сам не стал на поле, находящееся под угрозой короля.
Поражать соперников он может только в том случае, если на месте его «приземления» стоит какая либо фигура. В том случае, если конь, повернув вправо, либо влево, может «убрать» какую-либо фигуру соперника называется в шахматах – вилка.
Другие правила шахмат
Как известно, в любом сражении солдаты не просто маневрируют на поле боя, они нападают и бьют солдат противника, а сами защищаются от вражеских атак. Шахматные фигуры не исключение, тоже нападают, бьют врага и защищаются от атак.
Ходы в шахматах выполняются соперниками по очереди. Ход может состоять из простого перемещения своей фигуры, а может из взятия фигуры соперника. При этом она убирается с доски, а фигура, которая совершила взятие, ставится на место побитой фигуры.
На диаграмме ферзь черных, при своем ходе, может взять белую ладью на е3, в этом случае ладья убирается с доски, а ферзь побивший ее ферзь становится на поле е3. Также ферзь может взять слона не а6. При этом слон убирается, а ферзь становится на а6. Показаны также другие возможные взятия разными фигурами.
Нападение на короля называется шахом. На диаграммах показан шах королю от различных фигур.
Игрок обязан защитится от шаха. Сделать это можно тремя способами — уйти королем, закрыть короля своей фигурой, взять атакующую фигуру противника. На диаграмме белый ферзь напал на черного короля, объявил шах. Черные могут уйти королем, закрыться ладьей или взять шахующего ферзя слоном.
Если возникла позиция, когда король находится под шахом, а игрок не может сделать ни одного хода, чтобы его избежать, это значит, что королю поставили мат. С арабского словосочетание «шах мат» переводится как «король умер». Главная цель игры поставить мат королю противника. В шахматах означает проигрыш. Партия заканчивается.
На диаграмме мат черному королю. Белая ладья d8 дает шах, закрыться или взять напавшую ладью невозможно, так же как уйти от шаха.
Шахматные партии не всегда играются до мата. Часто игрок получивший плохую позицию и считая свое положение безнадежным, сдается не дожидаясь мата, так как уверен, что мат рано или поздно неизбежен. Однако даже в самой тяжелой позиции, при невнимательности противника, проигрывающий игрок может избежать поражения и потребовать ничью.
Если возникает позиция, при котором сторона, имеющая право хода, не может им воспользоваться, так как все её фигуры и пешки лишены возможности сделать ход по правилам, причём король не находится под шахом, это значит, что на доске пат. Партия заканчивается, объявляется ничья.
На диаграмме у белых ладья и король, против одинокого черного короля. Белые предвкушают победу и готовы в несколько ходов поставить мат и выиграть. Однако очередь хода черных. Шаха им нет, а ходить некуда. Брать ладью нельзя, она под защитой короля, поля а7 и b8 под боем ладьи. Пат. Ничья.
Другая ничейная ситуация это троекратное повторение. Часто достигается вечным шахом. На диаграмме у белых материальный перевес и следующим ходом они готовы поставить мат. Однако ход черных и они ходят ферзём на f2 и объявляют шах. Белый король обязан отступить на h1, другого способа защитится нет. Но черные вновь делают шах, возвращаясь ферзём на f1. У белого короля нет выбора кроме как вернуться на h2. Избежать непрерывных шахов нет возможности. И после троекратного повторения позиции объявляется ничья.
Также ничья фиксируется:
- если обе стороны сделали 50 последних ходов без взятия и без хода пешкой;
- если на доске осталось недостаточно фигур для постановки мата.
Ну и конечно, игроки имеют право по взаимному согласию зафиксировать ничью, если ни один из них не видит пути к выигрышу.
О шахматных фигурах и их расстановке и ценности
На первых уроках даётся описание всех «действующих лиц» в шахматной армии, проводится знакомство с их возможностями, их действиями в связке друг с другом. Проводится закрепляющая игра «Угадай фигурку», после чего можно обучать ребёнка правильной расстановке фигур на доске.
Как только начинающий шахматист запомнит места фигур и сможет сам уверенно расставлять свою армию, можно начинать разбираться, как, согласно правилам, какая фигура ходит. Здесь помогут сценки пока что с неполным, небольшим количеством фигур на доске.
У каждого игрока изначально равное количество фигур. Это: один король, один ферзь, по два коня и слона, две ладьи и восемь пешек. Пешки занимают первую линию обороны, прикрывая собой всю остальную армию. Соответственно: белые пешки занимают вторую линию доски, а чёрные – седьмую. Ладьи, похожие по форме на крепостные башни, ставятся по углам – по краям первой и восьмой линии. Рядом с ними ставятся кони, затем слоны, затем – в центре линии – король и ферзь. «Золотое правило» гласит: «Ферзь любит свой цвет». То есть, белый ферзь ставится на белую клетку, чёрный – на чёрную, а рядом с ним – король.
Теперь о силе фигур и их соотношении. Самая слабая фигура в шахматах – пешка. У неё самые ограниченные возможности. Однако любая пешка, которая доберётся до противоположной крайней линии доски, может превратиться в любую фигуру, кроме короля. Подробности ещё будут далее.
Примерно равные по силе и ценности, один конь или один слон равен по ценности трём пешкам. Ладья сильнее, и возможностей у неё больше. По ценности ладья равна одному коню (или слону) плюс ещё двум пешкам. Если же к ладье «придать» ещё пешку, то её ценность будет равна двум коням или слонам.
Самая сильная фигура в шахматной армии – это ферзь. По силе он равен двум ладьям, либо трём коням или слонам. А что же король? Эта фигура – особая. Она ни сильная, ни слабая. Это просто самая ценная фигура, которую нужно защищать от атак оппонента. Ведь потеря короля означает проигрыш партии.
Как ходят пешки
Теперь, когда мы знаем, как ходят фигуры, мы подошли к пешкам. У этих маленьких воинов на самом деле самые сложные правила, но не волнуйтесь — не такие уж и сложные! Пешки могут двигаться только на одно поле вперед, если только это не их первый ход: тогда они могут ходить на два поля (или на одно поле, если это все, что вам нужно!).
Из начальной позиции пешка может сходить сразу на два поля вперед
Пешки также являются единственной частью вашей армии, которая не может двигаться назад, что является довольно важной особенностью игры. Каждый раз, когда вы двигаете пешку, вы делаете то, что нельзя отменить!. Пешки также могут трансформироваться
Когда вы продвигаете пешку до конца доски, вы можете превратить ее в любую фигуру, кроме короля. Вы даже можете получить второго ферзя, если захотите! Неудивительно, что распространенная стратегия состоит в том, чтобы перевести пешку на другую сторону доски и помешать противнику сделать то же самое любой ценой! Много полезного вы узнаете из урока «Проходная пешка. Правила превращения пешек»
Пешки также могут трансформироваться. Когда вы продвигаете пешку до конца доски, вы можете превратить ее в любую фигуру, кроме короля. Вы даже можете получить второго ферзя, если захотите! Неудивительно, что распространенная стратегия состоит в том, чтобы перевести пешку на другую сторону доски и помешать противнику сделать то же самое любой ценой! Много полезного вы узнаете из урока «Проходная пешка. Правила превращения пешек».
Возможно, самое странное в пешках то, как они бьют другие фигуры. Обычно, чтобы взять фигуру противника, вы просто перемещаете свою фигуру на поле, где находится фигура противника, заменяя ее своей. Пешки делают то же самое, но только по диагонали . Таким образом, пешки могут двигаться только на одно поле вперед (или на два на первом ходу) и могут брать фигуры только по диагонали.
Итак, что произойдет, если пешка встретится лицом к лицу с другой пешкой или фигурой? Ничего такого! Они просто бодаются головами, не в силах добиться какого-либо прогресса. В то время как фигура может захватить пешку движением вперед, пешка не может сделать то же самое. По этой причине, когда две пешки встречаются лицом к лицу, они блокируются, например:
Пешки заблокировали друг друга. Взятие невозможно, так как пешки бьют по диагонали (красные стрелки)А вот теперь белая пешка может взять черную или пройти мимо
О пешках мы уже сказали больше, чем о любой другой фигуре. Это еще не все. Обязательно изучите, что такое взятие на проходе.