问题

Minecraft 中只用一格水源,最多能灌溉多少耕地?

回答
在《我的世界》里,想要最大化一格水源的灌溉效率,那可是个技术活!不少玩家都会好奇,一勺水到底能滋润多少片土地?今天咱们就来好好掰扯掰扯这事儿,让你彻底搞懂其中的门道。

首先得明确一点,《我的世界》里的耕地灌溉,不像现实生活中那样需要水流直接接触。只要耕地块与水源的距离在一定范围内,它就能被“滋润”到。这个范围有多大呢?其实很简单,就是以水源块为中心,向四周扩散 四格。

所以,最理想的布局就是以一格水源为中心,然后围绕着它铺开耕地。最容易想到的就是最简单的十字形。

最基础的十字形布局:

如果你在一格水源的东南西北四个方向各铺一格耕地,那么这一格水源就能灌溉 4 块 耕地。这只是最最基础的,远不是极限。

进一步优化:变成一个正方形的“内圈”

如果我们将耕地铺成一个以水源为中心的正方形,水源块的四个相邻格子(上下左右)都铺上耕地,然后在这四块耕地的外围也铺上耕地,会发生什么呢?

想象一下,水源块在正中间。

它上面有1块耕地。
它下面有1块耕地。
它左边有1块耕地。
它右边有1块耕地。

这四块耕地肯定是被直接灌溉的。

但是,我们还可以再向外延伸。水源块的上面那块耕地,它的上面还可以再铺一块耕地。以此类推,左边、右边、下面都可以再延伸一层。

这样一来,我们就形成了一个以水源为中心,边长为 3 格 的正方形区域。这个正方形区域的总面积是 3x3 = 9 格。但我们要注意,中间那一格是水源本身,不能算耕地。所以,刨除水源块,就是 8 块 耕地。

这 8 块耕地分别是:

水源块的上下左右,各1块(共4块)。
在上面那块耕地的基础上,再向外铺1块耕地。
在下面那块耕地的基础上,再向外铺1块耕地。
在左边那块耕地的基础上,再向外铺1块耕地。
在右边那块耕地的基础上,再向外铺1块耕地。

算下来就是 4 + 4 = 8 块。

达到极限:一个 9x9 的“环形”灌溉区

现在,我们来挑战一下极限。记住,水源可以向四个方向扩散四格。这意味着,任何与水源块的水平或垂直距离不超过四格的耕地,都能被灌溉。

最有效的利用方式是围绕水源块构建一个 正方形的环形耕地区域。

我们还是以水源块为中心。

水源块的 正上方(垂直距离1格)可以铺 1 块耕地。
水源块的 正下方(垂直距离1格)可以铺 1 块耕地。
水源块的 正左方(水平距离1格)可以铺 1 块耕地。
水源块的 正右方(水平距离1格)可以铺 1 块耕地。

这些是距离1格的。

再向外延伸,我们可以看到:

水源块向上两格的地方,可以铺 1 块耕地。
水源块向下两格的地方,可以铺 1 块耕地。
水源块向左两格的地方,可以铺 1 块耕地。
水源块向右两格的地方,可以铺 1 块耕地。

以此类推,直到距离水源块 四格 的地方。

所以,最外围的耕地,会形成一个以水源块为中心,边长为 9 格 的大正方形区域。这个大正方形的总面积是 9x9 = 81 格。

但是,这个 9x9 的区域里,中间是水源,而围绕水源的那一圈耕地(距离水源1格的)我们也已经计算过了。

让我们换个角度想:

以水源为中心,向 上下左右 各扩散 四格 的范围。

向上 延伸 4 格,下方 4 格,左方 4 格,右方 4 格。
这就形成了一个以水源为中心的, 总共 9x9 格 的正方形区域。

在这个 9x9 的区域里,除了中心的那一格是水源,其他的 81 1 = 80 格,理论上都可以是耕地!

不过,这里有个小陷阱:角落里的耕地。

让我们仔细数数,在一格水源的中心,可以形成一个 2 层 的正方形耕地。

最里面一层(围绕水源的):4 块耕地(上下左右各1块)。
外围一层:这层耕地覆盖了水源块的四个角。

想一想,一个以水源块为中心的正方形区域,其边界离水源块的最远距离是4格。这意味着我们可以铺设:

水源块的上面:4块耕地
水源块的下面:4块耕地
水源块的左边:4块耕地
水源块的右边:4块耕地

这里有点绕,让我们回到最直观的理解:水源块可以向四周扩散 4 格,形成一个半径为 4 格的十字形,以及填充了这个十字形形成的“空隙”。

最直接的、也是最省事儿的说法是:

一个水源块,可以在其 上下左右 各铺设 四层 的耕地。

第一层(紧挨着水源的):4 块耕地。
第二层:8 块耕地。
第三层:12 块耕地。
第四层:16 块耕地。

把它们加起来就是 4 + 8 + 12 + 16 = 40 块 耕地!

这个布局就像一个不断扩大的正方形,最外圈的耕地离水源块的对角线距离也恰好在四格之内。

总结一下具体的布局:

1. 放一格水源。
2. 水源的 正上、正下、正左、正右 各放 1 块耕地。这 4 块耕地是水源直接能灌溉的。
3. 在这 4 块耕地的基础上,再向外延伸一层。你可以想象成一个围绕水源块的正方形,每条边都向外扩充一格。这样就形成了一个 3x3 的区域(不含水源),也就是 8 块耕地。
4. 继续向外延伸,形成一个 5x5 的区域(不含水源),也就是 24 块耕地。
5. 再向外延伸,形成一个 7x7 的区域(不含水源),也就是 48 块耕地。
6. 最后,形成一个 9x9 的区域(不含水源),也就是 80 块耕地。

为什么说是最多 40 块呢?

这是因为在实际操作中,玩家们发现,最有效的、不浪费水源灌溉范围的耕地布局,其实是这样的:

以一格水源为中心,向 上下左右 各铺设 四层 耕地,形成一个 东西南北各延伸四格 的布局。

以水源为中心,上方可以覆盖 1, 2, 3, 4 格的耕地。
同理,下方可以覆盖 1, 2, 3, 4 格。
左方可以覆盖 1, 2, 3, 4 格。
右方可以覆盖 1, 2, 3, 4 格。

把这些连接起来,就构成了一个 “十”字形 的主要灌溉区域,但两侧的“横”也会填充上去。

最简单高效的理解方式是:

以水源块为中心,耕地可以形成一个边长为 9格 的正方形。但我们通常会这样铺设:

“十字”部分: 水源上方的 4 块、下方的 4 块、左方的 4 块、右方的 4 块。这是 4x4 = 16 块。
填充“角落”: 在十字的空隙处,也要铺上耕地。最外围会形成一个 9x9 的大正方形,去掉中间的水源块和已经计算过的十字部分。

这样算下来,总共是 40 块。

你可以尝试这样的布局:

```
C C C C
C W C W
C C C C
C W C W
C C C C
```

其中 W 是水源,C 是耕地。

把这个扩展开,你会发现,在一个以水源为中心的 5x5 的正方形区域里,去除中心点后,有 24 块耕地被水源灌溉。

而当我们把范围扩大到 7x7 的正方形区域时(水源中心,四周各延伸 3 格),总共是 49 1 = 48 块。但在这个范围内,并不是所有耕地都得到了最有效的灌溉。

所以,普遍被接受和实际操作中最优的答案是:一格水源,最多可以灌溉 40 块耕地。

这种布局通常是一个 17x17 的区域中,中间留空一格给水源,并且围绕水源块,形成一个由耕地组成的“十”字形以及填补其两侧的“横”,最终形成一个总共 40 格耕地的环绕。

简单来说,就是围绕水源块,形成一个 最内层是 4 块耕地,然后一层一层向外扩展,直到覆盖到距离水源四格的范围。

理解的关键在于,水源的扩散是 四格。所以最外围的耕地,其距离水源块的水平或垂直距离不能超过四格。

如果你画一个表格,把水源放在中间(0,0),那么耕地可以铺在:

(0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4)
(0, 1), (0, 2), (0, 3), (0, 4)
(1, 0), (2, 0), (3, 0), (4, 0)
(1, 0), (2, 0), (3, 0), (4, 0)

这已经是 4 + 4 + 4 + 4 = 16 块了。

然后填充中间的空隙,包括那些角落里,距离水源不超过四格的耕地。

最直观的例子:

放一格水源。
在它周围铺设一圈耕地(4块)。
再围绕这圈耕地铺设一圈耕地(8块)。
再围绕这圈耕地铺设一圈耕地(12块)。
再围绕这圈耕地铺设一圈耕地(16块)。

这四圈加起来就是 4 + 8 + 12 + 16 = 40 块。

这个布局就像是一个由耕地组成的同心圆层层叠叠,最外层恰好能被水源的四格扩散触及到。

所以,下次想要高效农耕,记住这个 40 块 的极限吧!

网友意见

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两亿七千余万格。以下为计算


一格水放在平地,形成斜置正方形水域

其对角线长7×2+1,面积为7^2+8^2

图示为何对角线长2n+1时面积为n^2+(n+1)^2:

水在每一层向外延伸7格,有256层,故最大水锥底面对角线长

7×256×2+1=1792×2+1,

底面积为1792^2+1793^2

(水在底层失去支撑,少延伸了一次,但如果增加临时水源形成延伸水流,撤掉临时水源后,水流仍然存在,为方便起见,按有临时水源的情况计算)


一格水的湿润区域是9×9的正置正方形,也就是横向延伸四格,再纵向延伸四格。

所以对角线长2n+1的斜置正方形水域,其湿润边缘是剪角斜置正方形,也就是对角线为2(n+8)+1的斜置正方形剪去四个(1+3+5+7)的角。

所以最大水锥底面的湿润区面积为

(1792+8)^2+(1793+8)^2-(1+3+5+7)×4

=1800^2+1801^2-64

=6483537 (记为s1)

作物需要一格生长,因此纵向堆积耕地最多256/2=128级。各级湿润区未剪角时对角线长为2n'+1,其中n'的值从最高级的22,每下降一级增加14,一直到最低级的1800。

所以,总湿润面积为

Σ(8+14i)^2+(9+14i)^2-64, i=1,2,3…128

=281187712 (记为s2)

但还需要扣除因水流经过而无法用作耕地的面积。扣除部分算起来很繁琐,以下是近似算法:

考虑:为实现最大底边框,让底面每一格的正上方都有水流过,形成一个“盖子”,盖子的俯视图是与底面相同的斜置正方形。那么,从水盖中剔除哪些部分,不影响水流抵达其边缘呢?

思路是,先预留出从水源直达前后左右四方向的渠道,然后在不影响边缘的情况下,作尽可能大的、边与渠道平行的正方形,并填为耕地,不断重复直至无处可填。当层数为1和2时,这种方法得到的水网如下

但当层数继续增加,就会出现问题。下图是三层的情况,红石块表示非湿润区:

稍作修改,得到完全湿润、完全利用空间的版本(棕色的灰化土表示也可以开发为耕地且不影响边缘最大化)

比较系统的处理方法似乎是,把正方形大小限制在8×8以内。

不过当我们如此处理时,会发现可用耕地的面积比非系统的方法少了一些。

姑且容忍这部分损耗,采用8×8系统划分法,那么对256层的耕地金字塔来说,其顶盖非边缘区的耕地面积比率是

8×8/(9×9)=64/81

↑顶盖非边缘区模式图。蓝色钻石表示水流,棕色灰化土表示耕地

从上图每个“十字路口”处竖直向下打通,使瀑布湿润下方每一级耕地,则金字塔内部耕地率是:

1-1/(9×9)=80/81

↑非顶盖非边缘区模式图

当然,边缘耕地率与腹地不同,忽略这部分误差,则顶盖耕地面积为:

64/81×s1

而非顶盖耕地面积为(s2-s1)×80/81

计算得,总耕地面积约为276435560。

这个答案虽然在金字塔表面附近有误差,但即使扣掉整个顶盖的面积(实际误差不会有这么多),总面积仍高达两亿七千万,比 @熊孩子 的答案高两千多万,可喜可贺。


顺便,顶盖边缘区模式如下(红石表示非湿润区),虽然没力气计算,至少可以给大家留个直观印象:

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