8.5.22

Schiebespiele (Übersicht)

Es gibt eine erstaunlich große Anzahl ähnlich aussehender Schiebespiele, von denen die meisten  erschreckend kompliziert sind. Im Unterschied zum Boss Puzzle hat das Spielbrett meist größer, es hat oft die Größe 4x5. Allerdings sind nicht alle Elementarquadrate einzeln beweglich, sondern es sind auch Spielsteine der Größe 1x2 oder ein großer Stein vom Format 2x2 enthalten. Möglicherweise auch noch andere.

Mindestens zwei Elementarquadrate sind jeweils frei, damit auch die größeren Steine in jede Richtung bewegt werden können. Eine typische Aufgabe des Geduldspiels besteht darin, den großen 2x2-Stein von einer Startposition zu einer Zielposition zu bewegen. In der Startposition sind auch die Positionen der restlichen Steine vorgegeben, beim Ziel kann die Lage der anderen Steine vorgegeben sein oder auch nicht. Puzzles dieser Art gibt es bereits seit mehr als 100 Jahren.

Ältere Geduldspiele bestehen meist aus Holz; manchmal hat der Rahmen einen Schlitz, durch den der große Stein an seiner Zielposition den Rahmen verlassen kann. Andere Steine dürfen natürlich nicht zwischenzeitlich den Rahmen verlassen. Manchmal tragen die Steine Namen oder Bilder, so soll beim Eselspuzzle der mit einem Esel bedruckte Stein aus dem Rahmen befreit werden.

Schwierigkeit: Die Schwierigkeit des Geduldspiels erhöht sich im Vergleich zum Boss Puzzle dramatisch, da plötzlich komplizierte Strategien benötigt werden, um die größeren Spielsteine aneinander vorbei zu bewegen. Die Schwierigkeit solcher Puzzles kann durch die minimale Anzahl der nötigen Züge beschrieben werden. Wenn mehr Züge nötig sind, kann man unterwegs mehr Fehler machen. Man kann zusätzlich die folgenden Unterschiede bei der Aufgabenstellung machen.

  • Die naheliegendste Aufgabe besteht darin, das Geduldspiel überhaupt entsprechend der Regeln zu lösen.
  • Wenn das klappt, kann man sich bemühen, mit möglichst wenigen Zügen von der Start- zur Zielkonfiguration zu gelangen. 
  • Man kann nach der Minimalzahl von notwendigen Zügen suchen. Das läuft auf einen Beweis hinaus, dass es mit weniger Zügen nicht geht. Für diese Aufgabe kann uns wieder der Computer helfen. Interessant ist, dass viele mit älteren Geduldspielen mitgelieferte Lösungen bei weitem nicht minimal waren.

Züge zählen: Wie man die Züge zählt, ist auch nicht ganz klar: Manchmal kann einen Stein zwei Felder weit ziehen, entweder geradeaus oder auch um die Ecke. Manchmal kann man auch mehrere Steine gleichzeitig verschieben. Wie zählt man solche Züge? Auf die verschiedenen Arten kommen also verschiedene Zugzahlen heraus und man muss immer genau sagen, was man gezählt hat. Es gibt die folgenden Möglichkeiten:

  1. (Einzeln) Bei einem Zug darf nur ein einzelner Stein um ein Feld weiterbewegt werden.
  2. (Geradlinig) Diese einzelnen Züge sind etwas wirklichkeitsfremd. Falls möglich, führt man mehrere solche Einzelschritte hintereinander als einen einzigen Zug aus: Man nimmt einen Stein in die Hand und bewegt ihn geradeaus (also waagerecht oder senkrecht), soweit man will.
  3. (Rektilinear) Manchmal kann man einen Stein nicht nur geradeaus, sondern weiter um die Ecke bewegen. Dies ist bei rektilinearen Zügen erlaubt. Diese Zählweise wurde von Martin Gardner vorgeschlagen.
  4. (Gruppenweise) Hier ist es zusätzlich erlaubt, gleich mehrere Steine anzufassen und mit der gesamten Gruppe die gleiche Bewegung auszuführen. Solche Züge zählt der SBP-Solver.

Es ist nicht so, dass man diese unterschiedlich gezählten Weglängen auf einfache Weise ineinander umrechnen kann. Auch kann es für verschiedene Arten der Längenmessung verschiedene kürzeste Wege geben. In dem folgenden Beispiel sind für den gelben Stein zwei Wege möglich, um in die rechte untere Ecke zu kommen. 

Bei der Zählung der Einzelschritte ist der ist der blaue zickzack-förmige Weg mit 6 Zügen kürzer als der braune Weg am Rand entlang mit 8 Zügen. Bei der Zählung der  geradlinigen Züge mit möglicherweise längeren Einzelschritten ist der Weg am Rand entlang mit drei Zügen kürzer als der zickzack-förmige Weg mit 5 Zügen. In den meisten praktisch relevanten Fällen werden die kürzesten Wege unabhängig von der Art der Zählung übereinstimmen.

Das größte Problem bei dieser Art Geduldspiel besteht darin, die jeweils großen Steine aneinander vorbei zu bewegen. Hier hilft etwas Übung, weil man einige Zugfolgen immer wieder anwenden kann.

Deshalb gibt es zwei kleinere Schiebespiele, mit denen man diese Fertigkeiten trainieren kann. Diesen soll ein Extra-Post gewidmet werden. 

Natürlich können wir uns weitere Verkomplizierungen vorstellen, die auch alle bei anderen Schiebespielen vorkommen:

  • Das Spielbrett kann größer sein als 4x5, beispielsweise 5x6.
  • Einzelne Ecken oder andere Teile können aus dem Spielbrett entfernt worden sein.
  • Die Spielsteine müssen nicht konvex sein, beispielsweise sind V-förmige Steine aus drei Elementarquadraten (V-Tromino) möglich.
  • Steine gleicher Form können nummeriert oder beschriftet werden, damit sie unterscheidbar werden.

Historisches: Solche Schiebespiele gibt es schon vor 1910, mittlerweile ist die Anzahl riesig und es gibt auch Online-Varianten [1]. Die Puzzles tragen oft reine Phantasienamen (wie Red Donkey Puzzle), so tauchen identische Geduldspiele unter verschiedenen Namen auf. Hier soll wieder versucht werden, mit einem Steckbrief eine gewisse Übersicht zu behalten. Eine wichtige Quelle ist das Buch von Edward Hordern [2].

Mehr Infos: 

7.5.22

Unique 885321

Kategorie: Klassische Packwürfel

Dies ist ein etwas anderer 3x3x3-Würfel zum Zusammenbauen aus sechs Teilen in einfacher Form. Wie der Name schon sagt, gibt es nur eine Lösung. 

Trotzdem ist das Geduldspiel nicht allzu schwierig, wenn man die Steine vor sich liegen hat und etwas herumprobieren kann. 

Wir können uns aber auch der etwas größeren Herausforderung widmen und versuchen, das Geduldspiel blind zu lösen. Das Geduldspiel soll also ausschließlich im Kopf gelöst werden. Dabei dürfen wir die Einzelteile betrachten und nachdenken. Mehr nicht.

Frage: Welches kleine Teil steckt bei der Lösung in dem Loch des großen O-förmigen Teils?

Schwierigkeit: Obwohl es nur eine Lösung gibt, ist das blinde Lösen auch nur mittelschwer.

Design:  Ishino Keiichiro
Erscheinungsjahr: 2003
Shopping: Nicht lieferbar.

Hexomino Plus

Kategorie: Polyominos in rechtwinklige Rahmen packen

Aus den 35 verschiedenen Hexominos lässt sich aus Paritätsgründen kein Rechteck legen. Aber es gibt einen Trick:

Wenn Sie unbedingt Rechtecke legen möchten, dann gibt es eine um ein Hexomino erweiterte Menge von Steinen unter dem Namen Hexomino Plus. Hier ist also ein Hexomino doppelt. Und zwar muss das eines derjenigen 11 Hexominos sein, dass bei Schachbrettfärbung eine gerade Anzahl schwarzer Felder erhält, damit es überhaupt möglich ist ein Rechteck zu füllen. Das zusätzliche Hexomino verringert den konzeptionellen Charme etwas, aber aus den nun 216 Elementarquadraten jetzt lassen sich hoffentlich die folgenden Rechtecke legen: 6x36, 8x27, 9x24, and 12x18. Ein 3x72-Rechteck ist leider nicht möglich [2].

Frage: Wer kann helfen mit der Antwort auf die Frage, ob das 4x54-Rechteck mit den Steinen von Hexomino Plus möglich ist?

Hier sollen einige Lösungen angegeben werden. Finden Sie zuerst jeweils das doppelte Hexomino!

12x18


9x24


8x27


6x36

Und dann gibt es noch viele Flächen mit einem Inhalt von 216 Elementarquadraten, die man zu füllen versuchen kann. Besonders schöne Beispiele gibt es bei [1].

Wenn die Hexominos aus Elementarwürfeln bestehen, kann man auch versuchen, Quader zu füllen. Ein Spezialfall ist der 6x6x6-Würfel. Suchen Sie selbst nach weiteren lösbaren Problemen. Zur Not kann der PolySolver helfen. 


Mehr Infos:



4.5.22

5L-Box / Massai mini

Vor uns liegen fünf identische L-Tetrominos, die in einen Rahmen gepackt werden sollen. Der Rahmen ist im Prinzip rechteckig, aber in den vier Ecken sind kleine Hindernisse angebracht, so dass man keine Tetrominos direkt in eine Ecke legen kann. Das Innenmaß des Rahmens ist knapp 6 mal knapp 5, so dass auch hier immer ein kleines Stück fehlt, um noch ein Tetromino einzufügen. Man kommt schnell zu der Einsicht, dass es nicht so einfach funktioniert wie gedacht. Wenn man nicht aufgeben will, benötigt man eine Idee…

Rahmen und Tetrominos sind lasergeschnitten, bei der hier gezeigten Version sind die Tetrominos auf einer Seite (alle auf der gleichen Seite) mit einer eingravierten Verzierung versehen.

Bemerkung: Manchmal wird behauptet, dass es für das Puzzle nur eine Lösung gibt. Doch es gibt Lösungen mit einem gewendeten Tetromino und solche mit zwei gewendeten Tetrominos. Und davon jeweils mehrere. Genau weiß es der PolySolver.

 

 

Design:  Jürgen Reiche
Hersteller:  Siebenstein Spiele

Google: 5L Box Siebenstein
Shopping: Lieferbar, Preis ca. 10-15 €

House Party

House Party ist ein Geduldspiel von Stewart Coffin und trägt die Nummer STC 250. Es geht darum, drei Pentominos und ein Hexomino nacheinander in zwei verschiedene Rahmen zu packen. Die Rahmen unterscheiden sich in ihrer Größe nur minimal und haben jeweils die Form eines Hauses.

Im Original handelt es sich um ein Austauschpuzzle auf der Internationalen Puzzleparty IPP23 im Jahr 2010. Die zwei Rahmen befanden sich auf Vorder- und Rückseite einer rechteckigen Grundplatte. Die hier vorgestellte Version zum Selberdrucken hat die beiden Rahmen nebeneinander, da sich so die Platte mit zwei Rahmen in einem Stück völlig problemlos drucken lässt.

Das Geduldspiel hat große Ähnlichkeit zum Housing Project, aber die schrägen Kanten verlaufen nicht mehr in einem 45-Grad-Winkel.

Schwierigkeit: Das Geduldspiel stellt zwei Aufgaben in unterschiedlicher Schwierigkeit: Das linke Haus lässt sich wie zu erwarten nach einigen Versuchen füllen. Aber beim rechten Haus will das nicht so richtig klappen. Eine echte Herausforderung!

 

Design:  Stewart Coffin

Shopping: Nicht lieferbar.

3D-Druck: STL-Datei von Aaron Siegel bei Thingiverse.
Bemerkung zum Urheberrecht: Frei zur persönlichen, nicht-kommerziellen Verwendung laut Printable Puzzle Project.

Polyominos schräg in den Rahmen packen (Übersicht)

Aufgaben über Polyominos lauten typischerweise wie folgt: "Packen Sie die zwölf Pentominos (diese bestehen aus insgesamt 12*5=60 Elementarquadraten) in einen rechteckigen Rahmen der Größe 5x12!" Die auszufüllende Größe des Rahmens entspricht genau der Größe der Steine, der Rahmen wird also völlig ausgefüllt werden. Damit liegen die Kanten der Polyominos immer parallel zu den Seiten des Rahmens. Soweit der klassische Fall. 

Es gibt aber auch Aufgaben, bei denen der Rahmen größer ist, es also freibleibende Flächen im Rahmen geben wird. Gleichzeitig sind einige Polyominos so sperrig, dass sie sich vermutlich nicht entlang der Seiten des Rahmens legen lassen. Hier kommt die Idee ins Spiel, die Polyominos zwar immer noch wie üblich eng aneinanderzulegen, aber nicht mehr parallel zu den Kanten des Rahmens. Damit liegen die Polyominos zwar immer noch in dem üblichen Gitter, aber der rechteckige Rahmen ist gegenüber dem Gitter gedreht. Und hier gibt es mehrere verschiedene Möglichkeiten, wie viel das Gitter gedreht wurde. Dementsprechend verschiedene Muster ergeben sich am Rand des Rahmens. Der einfachste Fall ist eine Drehung des Gitters um 45 Grad, dies entspricht einem Anstieg von 1. Aber auch eine Drehung des Gitters um 26,6 Grad (Anstieg 1/2) oder eine Drehung um 18,4 Grad (Anstieg 1/3) usw. sind möglich. Der Anstieg beschreibt hier, um wieviel Einheiten sich die schräge Kante nach oben bewegt, wenn man sich entlang der Gitterlinie um eine Einheit vorwärts bewegt.  

Betrachten wir zunächst den Fall mit Anstieg 1. Entlang der Kanten im Rahmen bleiben diagonal halbierte Quadrate frei. Beachten Sie bitte die Ecken des Rahmens: Hier bleiben zwei verschieden geformte Bereiche unbesetzt:

Noch interessanter wird es beim Anstieg 1/2: Entlang der Kanten des Rahmens ergibt sich wieder eine wiederkehrende gezahnte Struktur, aber in den Ecken wird es diesmal noch interessanter: Diesmal gibt es vier verschiedene Möglichkeiten in den Ecken. Und achten Sie auf die beiden oberen Ecken: Keines der grauen Quadrate liegt "in der Ecke". Wenn Sie also einen solchen Bereich mit Polyominos füllen sollen und ein Elementarquadrat "in die Ecke" legen, sind Sie schon auf dem Holzweg.

Bei Anstieg 1/3 oder flacher wird die Situation immer unübersichtlicher. Da man bei der Lösung eines derartigen Geduldspiel aber instinktiv Steine bis in die Ecke zu schieben versucht, sind solche Puzzles oft tückisch.

Das einfachste Geduldspiel mit einem derartig gedrehten Gitter ist das T-Pausen-Puzzle mit der folgenden Lösung im Anstieg 1/3:

Für den Puzzledesigner gibt es aber ein weiteres Problem. Durch das schräge Gitter verbleibt in dem Rahmen ungenutzter Platz. Dies könnte dazu führen, dass es neben der intendierten Lösung noch weitere Lösungen gibt, bei denen die Steine auch "irgendwie anders" in den Rahmen passen. 

1.5.22

Popinjay Puzzle

Dies ist wieder einmal ein Packproblem, bei dem mehrere gleiche Teile in einen Rahmen gepackt werden sollen. Es handelt sich um elf J-förmige Oktominos. Der Rahmen hat die Größe 10x10, davon werden im gelösten Zustand nur 11*8=88 Elementarquadrate bedeckt.

Foto: Hendrik Haak

Schwierigkeit: Schwierig auf Grund der Form der Steine. Es ist eine Herausforderung, die Steine so zu packen, dass maximal zwölf Elementarquadrate frei bleiben. Denn die Steine sind etwas sperrig und deshalb bleiben mehr Lücken als gewollt. Eine wesentlich einfachere Aufgabe ist es, erst einmal nur zehn statt elf Steine einzupacken.

Dieses Geduldspiel war das Austauschpuzzle von Haym Hirsh auf der Internationalen Puzzle Party 2019 in Japan.

Die Steine und der Rahmen sind aus Acryl geschnitten und von sehr guter Qualität. 

 

Design:  Haym Hirsh
Erscheinungsjahr: 2019

Google: Popinjay Puzzle
Shopping: Hier lieferbar, Preis ca. 20€

IQube

Das Geduldspiel erinnert an die Magic Jack, aber der Mechanismus weicht leicht davon ab.

Beim IQube gleiten die Elementarwürfel in dem großen 3x3x3-Würfel und benutzen diesen als Rahmen. Neun große Löcher auf jeder Seite sorgen dafür, dass man mit einem Finger Würfel verschieben kann.

Zu dem Geduldspiel wird ein Ständer mitgeliefert, der gleichzeitig als Blockade für den freien Elementarwürfel dient. Auf dem Ständer lässt sich das Geduldspiel zusätzlich dekorativ auf einer Ecke aufstellen.

Wie bei ähnlichen Puzzles ist eine der Aufgaben ein einfarbiger, diesmal roter Würfel. Im Inneren sind die Seitenflächen gelb bzw. grün gefärbt, daraus lassen sich andere Aufgaben (einfarbig grün oder mit farbigen Mustern) stellen.  Eine Liste mit 12 solchen Aufgaben findet sich in [1].

Schwierigkeit: Einfach: Da hier alle Steine beweglich sind, ist der IQube wirklich eine dreidimensionale Variante des 15er-Spiels. Dessen einfacher Lösungsalgorithmus ist ausreichend. Damit ist der IQube wesentlich einfacher als die Varikon-Box.

 

Hersteller: Gegu
Erscheinungsjahr: ca. 1994

Google: ICube Cube Puzzle
Shopping: Kaum lieferbar

30.4.22

Würfel aus drei gleichen Teilen - Three-Piece Zigzag Puzzle

Die bisherigen Varianten, einen Würfel in drei oder vier gleiche Teile zu zerlegen, bestanden aus Teilen mit jeweils einer innen liegenden Schraubenfläche. 

Stellen Sie sich vor, Sie sollen eine Zerlergung eines Würfels in drei Teile finden mit folgenden Eigenschaften:

  • Die drei Teile sind völlig identisch.
  • Sie sind ebenflächig begrenzt, haben also keine nach innen oder außen gewölbten Schnittflächen.
  • Der daraus zusammengesetzte Würfel fällt nicht einfach wieder auseinander, sondern hält stabil zusammen.

Es ist kein Wunder, wenn Ihnen so schnell keine Lösung einfällt. Dass es überhaupt eine Lösung gibt (es gibt sogar mehrere) und wie eine solche Zerlegung funktioniert, macht das Geduldspiel interessant.

In den 1980er Jahren hat sich Robert Reid (1925-2016) verdient gemacht, die verschiedenen Möglichkeiten zu untersuchen, wie man regelmäßige Körper in identische Teile zerlegen kann, so dass diese sich zu einem stabilen Ganzen verbinden lassen. Auf [1] finden Sie ein Foto einer solchen Zerlegung, die Lingguo Bu als Vorlage für das hier vorliegende 3D-Modell [2,3] diente.


Hält man die drei gleichen Teile in der Hand, so wird schnell klar, wie sie zusammengefügt werden sollten. Wieder einmal kann man zwei der Teile passend zusammenstecken, das dritte lässt sich aber nicht einfügen. Die Situation ist hier also anders als bei den geschraubten Teilen.

Schwierigkeit: Relativ einfach, wenn Sie das Konzept der Geduldspiele mit simultaner Bewegung kennen.

Der Würfel lässt sich aus den drei Teilen auch deshalb problemlos zusammensetzen, weil die Teile dabei relativ viel Spiel haben. Es wäre interessant zu untersuchen, ob auch ein strafferer Sitz der Teile möglich wäre. 

Design:  Robert Reid (1980er), Lingguo Bu (2018)
Shopping: Nicht lieferbar, aber 3D-Druck möglich

3D-Druck: Die STL-Datei für den 3D-Druck zum privaten Gebrauch gibt es bei Thingiverse [3]. 

Mehr Infos:

Hex-A-Hexa-Plexigon

Bei dem hier vorliegenden Corner-Matching-Puzzle mit sieben sechseckigen Steinen haben wir die Standard-Aufgabe vor uns: Die Steine tragen Markierungen an ihren sechs Ecken, und bei dem fertig zusammengelegten Muster (mit einem Stein in der Mitte und sechs Steinen darum herum) sollen Teile an zusammenstoßenden Ecken stets die gleiche Markierung tragen. 

Es gibt vier verschiedene Markierungen, von denen zwei allerdings nicht ganz einfach zu unterscheiden sind: Die sechseckigen Teile bestehen aus klarem Plexiglas und besitzen an den Ecken verschieden Arten von Bohrungen: Es gibt Ecken mit durchgehender Bohrung, Ecken mit einer nicht durchgehenden Bohrung (angebohrt entweder von oben oder von unten) sowie Ecken ohne Bohrung. Die Teile dürfen gewendet werden, aber dabei muss man beachten, dass sich zwei der vier Markierungen beim Wenden ändern. Diese etwas unübliche Gestaltung der Markierungen hat etwas mit der Entstehung des Geduldspiels zu tun. 

Versieht man die Ecken eines Sechsecks jeweils mit einer Bohrung oder nicht, so gibt es dafür 14 verschiedene Möglichkeiten. Erzeugt man daraus sieben Paare von Steinen (in ieiner speziellen Auswahl und Orientierung) und klebt diese Paare nun jeweils übereinander zusammen, so erhält man die oben beschriebenen Steine.

Schwierigkeit: Ein Teil der Schwierigkeit ergibt sich aus der Auswahl der Paare, die zusammengeklebt wurden. Hier wurden die Steine so konstruiert, dass es nur zwei (recht ähnliche) Lösungen gibt. Das hätte man auch anders machen können. Freunde von theoretischen Analysen können hier noch etwas Licht ins Dunkel bringen. Ein zweiter Zeil der Schwierigkeiten entsteht durch die etwas unübersichtliche Handhabung der Steine, wenn man die nicht durchgehenden Bohrungen von den verschiedenen Seiten beachten soll. Bunte Punkte in vier Farben, ausgewählt entsprechend der Art der Bohrung und angebracht auf beiden Seiten hätten den Zweck auch erfüllt.

DIY-Tipp: Es gibt die Steine auch zum Ausdrucken auf Papier [2], danach muss man sie noch Ausschneiden und zusammenkleben. Da diese Steine aber nicht durchsichtig sind, muss man beim Zusammenlegen darauf achten, dass immer sowohl auf der Oberseite wie auch auf der Unterseite gleich gefärbte Ecken (also mit Punkt oder ohne) zusammentreffen.

Historisches: Derartige Geduldspiele gehen auf C. Dudley Langford zurück, siehe [1].
Design:  Michael Tanoff
Erscheinungsjahr: 2003

Google: Hex-A-Hexa-Plexigon
Shopping: Nicht lieferbar.

Quellen: 
[1] C. Dudley Langford: Dominoes numbered in the corners, The Mathematical Gazette, Vol. 43 (1959), No. 344, pp. 120-122.

27.4.22

Another Tough Puzzle

Ein klassisches Sechseck-Anlegespiel: Gegeben sind sieben sechseckige Steine, die an den Kanten passend zusammengefügt werden sollen. Dabei sind keine Bilder aufgedruckt, sondern Formen ausgestanzt. Und zwar finden wir an jedem Stein vier Kanten mit den aus dem Kartenspiel bekannten Symbolen Pik, Herz, Karo und Kreuz. Es gibt diese Symbole jeweils nach außen angefügt und innen ausgestanzt, so dass man entsprechende Paare ineinanderhängen kann. Außerdem hat jede Karte noch zwei Kanten ohne zusätzliche Form, die auch aneinander passen.

Es gibt keine doppelten Steine.

Dieses Geduldspiel gehört in eine Serie zusammen mit One Tough Puzzle, der dazugehörigen Variante mit quadratischen Steinen. Außerdem gibt es noch eine Variante mit dreieckigen Karten.

Hersteller:  Great American Puzzle Factory
Erscheinungsjahr: 1988 (diese Variante). Das Geduldspiel gibt es seit langer Zeit in leicht veränderten Formen.

Google: Another Tough Puzzle
Shopping: Gelegentlich gebraucht bei ebay aus Großbritannien oder aus den USA lieferbar, Preis 5-10€

Sommerpause 2026

Im Juli und August macht die Welt der Geduldspiele Sommerferien.  Weiter geht's am Mittwoch, dem 2. September 2026 . Bisher entstanden ...