Sorting-Algorithms-Blender 立方体可视化 sort_combined 揭秘：多个 2D 数组如何拼成一个排序 3D 魔方

Sorting-Algorithms-Blender 立方体可视化 sort_combined 揭秘：多个 2D 数组如何拼成一个排序 3D 魔方

【免费下载链接】Sorting-Algorithms-BlenderSorting algorithms visualized using the Blender Python API.项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/so/Sorting-Algorithms-Blender

Sorting-Algorithms-Blender 是一个基于Blender Python API的开源排序算法可视化项目，而sort_combined正是其中视觉冲击力最强的模块：它把 6 张互相独立的 2D 数组"面板"拼接成一个会自动旋转的 3D 立方体，6 个面各自上演一种经典排序算法。本文不堆砌代码，只讲原理，带你彻底看懂combined_sort_cube.py是如何让排序"立"起来的。

一、Sorting-Algorithms-Blender 是什么？四种可视化玩法一览

这个项目核心思路很简单：运行脚本后，Blender 会生成大量基础网格（平面、长方体），并在排序过程中按元素位置逐帧插入关键帧（Keyframe），从而把抽象的数组交换变成看得见的动画。

除了sort_combined，项目还提供了三种各具特色的可视化方案，全部集中在仓库根目录的四个文件夹中：

模块	排序依据	索引表示	特色
sort_circle	材质的 HSV 色相	长方体旋转	色相 = 360°
sort_color	材质的红 + 绿	平面位置	自定义渐变色
sort_combined	材质的红 + 绿	平面位置	多个 2D 数组拼成立方体
sort_scale	长方体缩放	长方体位置	带访问与比较计数器

其中sort_combined是项目 README 中重点展示的"王牌模块"，对应的核心文件只有一个：combined_sort_cube.py。

二、sort_combined 的宏伟蓝图：6 个 2D 数组如何拼出一个排序魔方

魔方的结构并不复杂：一个面 = 一个 10×10 的 2D 数组，6 个面 = 6 个 2D 数组，各自独立完成一种排序。脚本通过setup_array()函数（源码位置）生成这些面板，再用不同的"摆放参数"把它们立到魔方的不同方位上。

每个面的"姿势"由参数variation（1~6）决定，核心差异只有三件事：偏移量（offset）、旋转角度、平移距离：

if variation == 1: # 正面 offset = -0.1 if variation == 2: # 顶面 offset = 0.1 rotationX = 90 if variation == 3: # 底面 offset = 0.1 moveY = count * -2 if variation == 4: # 背面 offset = -0.1 rotationX = 90 moveZ = count * 2

6 个面板与 6 种算法的对应关系如下：

变体	摆放方位	运行的排序算法	对应函数
1	正面	Shell Sort（希尔排序）	shell_sort()
2	顶面	Insertion Sort（插入排序）	insertion_sort()
3	底面	Bubble Sort（冒泡排序）	bubble_sort()
4	背面	Quick Sort（快速排序）	quick_sort()
5	左侧	Selection Sort（选择排序）	selection_sort()
6	右侧	Merge Sort（归并排序）	merge_sort()

默认size = 10（源码位置），也就是说每个面有 10×10 = 100 个小平面，整个魔方共 600 个平面同时参与动画，场面相当壮观。

三、第一步：setup_array 如何把 2D 数组"立"成魔方的面

setup_array(count, variation)是整段代码的地基，它完成三件关键工作：

1. 生成平面网格：按j*2、i*2的间距铺出一整排小平面，存进二维数组Matrix；
2. 赋予"身份"：创建名为Parent + 编号的父对象，把所有平面挂到父对象下，随后按变体参数旋转、平移父对象——这样整个 2D 数组就被整体"立"到了魔方的某个面上；
3. 打乱初始顺序：每一行都执行random.shuffle()，保证每个面都以乱序状态开始排序，动画效果更直观。

值得一提的是，每个面还会生成一张"日落渐变"（sunset gradient）材质：红色从 0 渐变到 255、绿色从 0 渐变到 200、蓝色从 200 渐变到 100，让 10 列平面拥有从暖到冷的连续色带，视觉上极具辨识度。

四、颜色即数值：get_rg 如何用材质颜色排序

这是sort_combined最巧妙的设计：排序比较的"数值"不是数字，而是材质颜色。

排序时，算法不断读取两个平面的diffuse_color（漫反射颜色），再交给get_rg()函数（源码位置）提取红色通道 R 与绿色通道 G，二者相加得到比较值rg。谁的 R+G 大，谁就"更大"，需要往后排。

这种做法的好处显而易见：观众无需理解复杂的数值交换，只需盯着颜色深浅就能直观看出"大的往右、小的往左"的排序过程，非常适合教学演示。

五、六个面、六种算法：每一面都在独立排序

脚本按"正面 → 顶面 → 底面 → 背面 → 左面 → 右面"的顺序依次处理，每个面内的 10 行数组分别跑一遍对应算法。每次元素交换，脚本都会插入关键帧，让平面平滑地"滑"到新位置。

由于每个面的排序都会生成大量关键帧，脚本还做了帧号衔接处理：每完成一个面，main_frame会跳到上一个面结束的帧号并预留 25 帧空档，避免六个面的动画在时间轴上互相重叠。

六、middle_pivot 旋转魔法：让魔方逐面"翻给你看"

六个面排完后，高潮来了：脚本创建一个名为middle_pivot的小立方体（源码位置），把六个Parent全部挂到它下面，然后通过旋转关键帧让整个魔方逐面翻转（源码位置）：

• 希尔排序完成 → 绕 X 轴旋转 90°，露出顶面；
• 插入排序完成 → 继续转到 180°，露出底面；
• 冒泡排序完成 → 转到 270°，露出背面；
• 快速排序完成 → 绕 Z 轴旋转，露出左面；
• 选择排序完成 → 再绕 Z 轴旋转，露出右面（归并排序）。

就这样，观众能在同一个动画里，看到 6 种排序算法在同一个 3D 魔方上轮番演出，互不干扰又浑然一体——这正是sort_combined名称的由来：combined（组合）。

七、5 步上手：在 Blender 中亲手生成排序魔方

想亲自体验并不难，只需要 5 步：

1. 从官网下载并安装免费的 Blender（任意较新版本即可）；
2. 将项目克隆到本地：git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/so/Sorting-Algorithms-Blender；
3. 打开 Blender，在顶部编辑器类型中选择Text Editor（文本编辑器）；
4. 打开sort_combined/combined_sort_cube.py文件；
5. 点击文本编辑器里的"运行脚本"按钮（Play 图标），稍等片刻，一个自动排序的 3D 魔方就会出现在视口中。

💡 小技巧：想体验更大规模的魔方，可以把脚本末尾的size = 10调大（如 12 或 15），动画会更有气势；注意该值必须是整数，且平面数量随size²增长，太大可能导致 Blender 卡顿。

八、写在最后：你能从 sort_combined 中学到什么

对初学者而言，这个模块是理解"数据结构可视化"的绝佳样本：二维数组如何组织、材质如何充当数据载体、关键帧如何驱动动画、父子对象如何实现整体旋转，都能在 combined_sort_cube.py 里找到最直观的答案。

对进阶玩家来说，项目还提供了各算法时间复杂度的 Big O 对照表（见仓库 README 的 Big O 章节），配合动画一起学习，抽象复杂度的概念也能瞬间"落地"。

如果你正想找一种有趣的方式入门排序算法，或者想在 Blender 里做点酷炫的数学动画，不妨就从这枚会自己排序的 3D 魔方开始吧！🎲

【免费下载链接】Sorting-Algorithms-BlenderSorting algorithms visualized using the Blender Python API.项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/so/Sorting-Algorithms-Blender