魔方还原神器，有了它，没有还原不了的魔方(15)

小朋友们好，大朋友们好！

我是猫妹，一名爱上Python编程的小学生。

欢迎和猫妹一起，趣味学Python。

今日主题

今天呢，我们学习一点关于魔方的知识。

魔方，又叫鲁比克方块，最早是由匈牙利布达佩斯建筑学院厄尔诺·鲁比克教授于1974年发明的机械益智玩具。

通常意义下的魔方，是指狭义的三阶魔方。

三阶魔方形状通常是正方体，由有弹性的硬塑料制成。

常规竞速玩法是将魔方打乱，然后在最短的时间内复原。

广义的魔方，指各类可以通过转动打乱和复原的几何体。

魔方与华容道、法国的单身贵族（独立钻石棋）并称为智力游戏界的三大不可思议。

你玩过魔方吗？

它虽然小巧，但是可以变化出很多种组合。

你手头有魔方吗？

如果有的话，多长时间可以将其还原呢？

咱们现在这个年代啊，真是太幸福了，买什么东西都很方便。

足不出户，只需动动手指，东西就会快递到家门口。

比起猫爸那个年代，真是太方便了，一个天上，一个地上，差别就是这么大。

猫妹幼儿园就知道有个东西叫魔方了，并且买过，也拿在手里把玩过。

猫爸呢？

高中时候才接触过魔方，没看错，就是高中。

他的同桌不知从哪里弄来个魔方，玩得不亦乐乎，除了正常的旋转，把打乱图形还原外，还可以把它拆零碎了又组装好，可谓炉火纯青。

受到同桌的诱惑，猫爸也买了一个。

凭着直觉，也可以将打乱的魔方再次还原，不过不会拆装。

如今，猫爸这种直觉退化了。

毕竟很久不玩了，他只能勉强还原一个面。

看着桌上这个被猫妹打乱的魔方，猫爸决定还原它。

不用直觉，用科学方法还原。

于是，有了今天这篇文章。

魔方常识

正阶魔方

正阶魔方有二阶，三阶，四阶

二阶魔方

二阶魔方的英文名字叫作PocketRubik'sCube或MiniCube,为2×2×2的立方体结构。本身只有8个角块，没有其他结构的方块。

结构与三阶魔方相近。

三阶魔方

三阶魔方的英文官方名字叫作Rubik'sCube，也就是用鲁比克教授的名字命名的，是当前最普遍的魔方种类。

它每个边有三个方块，官方版本魔方边长为57毫米，三阶魔方的总变化数是（8!×38×12!×212）/（2×2×3）=43,252,003,274,489,856,000或者约等于4.3x1019。

三阶魔方由一个连接着六个中心块的中心轴以及8个角块，12个棱块构成，当它们连接在一起的时候会形成一个整体，并且任何一面都可水平转动而不影响到其他方块。

在2011年3月出现了新型三阶——面包三阶，打破了三阶魔方立方体的常规设计。

其他阶魔方

四阶魔方的英文名字叫作Rubik'sRevenge，直译过来是“魔方的复仇”。

五阶魔方的英文名字叫作Professor'sCube，直译过来是“专家（玩）的魔方”

此处省略若干阶魔方

十七阶魔方于2017年首次量产。

截止到2017年，最高阶的魔方为非官方的33阶魔方。

其他这些，不太常见。

异型魔方

异型魔方相对原始魔方的变化较大，但是原理基本上相同。

不少异形魔方都可以使用正阶魔方的复原方法或相似思路进行复原。

这些，也不太常见。

我们以常见的三阶魔方来学习。

魔方术语

魔方各层以英文首字母指代：

右层：R（Right）

左层：L（Left）

顶（上）层：U（Up）

底（下）层：D（Down）

正（前）层：F（Front）

背（后）层：B（Back）

魔方转动：

小写的r、l、u、d、f、b代表转动两层

另外M、E、S代表不同面的中间层，x、y、z代表魔方整体按R、U、F转动

转动方向：

顺时针转动90度，直接写各层字母

逆时针转动90度，在各层字母后缀（'）

旋转180度，在各层字母后缀（2）

请看图：

Kociemba

有人写了一个Kociemba的python库，输入魔方的各面颜色，直接就求解了。

该代码在github上已经开源，需要研究其中算法的朋友，可以在github上搜索kociemba。

使用很简单的，输入各个面的每个块的颜色，自动生成还原方式：

上面是一位网友的测试数据。

程序使用没有难度，这个库的算法倒是值得研究研究。

今天，咱们通过另外一种方式来还原魔方。

一个神奇的网站

猫妹今天呢

在猫爸的启迪下，用一个神奇的网站来还原魔方。

网站打开后长这个样子：

这里面有二阶、三阶等魔方的还原方式。

我们直接看三阶，毕竟手里有一个三阶魔方嘛！

之前用二阶魔方也还原过，可以的。

第二步：把目前魔方的颜色输入到上图魔方中。

第四步：大功告成

屏幕前的你，学会了吗？

如果你手头有个三阶魔方，或者二阶魔方，不妨试试哦！

网址的话，可以在公众号(和猫妹学Python)后台回复2023

进阶玩法

输入每个色块，有些繁琐。

有网友在上述基础上，用摄像头扫码魔方每个面，识别每个色块的颜色。

这样不用手动输入了，电脑拍照输入色块，这样更简单了。

虽然使用简单，但是摄像头识别色块，程序还是有一些工作量的。

好了，我们今天就学到这里吧！

如果遇到什么问题，咱们多多交流，共同解决。

我是猫妹，咱们下次见！