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三阶魔方(入门)复原方法


三阶魔方(入门)复原方法

壹、魔方的基本简介 魔方,也称鲁比克方块,台湾称为魔术方块,香港称为扭计骰,英文名字是:Rubik's Cube。是匈牙利建筑学教授、雕塑家厄尔诺鲁比克(Ern Rubik),于1974年发明的机械益智玩具;其中魔方的英文名字就是用鲁比克教授的名字命名的。当初厄尔诺鲁比克教授发明魔方,仅仅是作为一种帮助学生增强空间思维能力的教学工具。但要使那些小方块可以随意转动而不散开,不仅是个机械难题,这牵涉到木制的轴心,座和榫头等。直到魔方在手时,他将魔方转了几下后,才发现如何把混乱的颜色方块复原竟是个有趣而且困难的问题。鲁比克就决心大量生产这种玩具。魔方发明后不久就风靡世界,人们发现这个小方块组成的玩意实在是奥妙无穷。魔方与中国的华容道、法国的单身贵族(独立钻石棋)同被称谓智力游戏界的三大不可思议。

现在的魔方大部分都是由富有弹性的硬塑料制成的6面正方体。以三阶魔方为例:其核心是一个轴,并由26(中间一层为8块,其余两层各9块)个小正方体组成。其中包括每一面的中心方块共计6个,固定不动,只有一面有颜色。边角方块(角块)共有8个(3面有颜色)可转动。边缘方块(棱块)共计12个(2面有颜色)亦可转动。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。此外魔方除了最基本的 三阶魔方 外还有二阶、四阶至十三阶等。近代新发明的魔方越来越多,尽管它们造型多样、玩法也是变幻无穷,但是它们的核心原理基本相同。因此只要学会了三阶,其它各类型魔方都可举一反三实现还原的目的。

魔方在出厂前,小立方体的排列使大立方体的每一面都具有相同的颜色。当大立方体的某一个平面旋转时,其相邻的各面单一颜色便被破坏,而组成新图案立方体,再转再变化,形成每一面都由不同颜色的小方块拼成。据砖家估计三阶魔方所有可能的图案构成将达到4.3×10^19多个。就是说它总的变化数约为43 252 003 274 489 856 000次或(4.3X10^19)次。如果一秒可以转3下魔方,不计重复,需要转4542亿年,才可以转出魔方所有的变化,这个数字是目前估算宇宙年龄的大约30倍。魔友们感到不可思议了吧!那就让我们一起来了解、学习魔方的复原方法吧!!!!当然魔方最基本的玩法还是将打乱的立方体通过转动尽快恢复成六面成单一颜色。下面我们就以普通三阶魔方为(例)讲解魔方的复原方法。

贰、魔方的复原方法及步骤

首先在学习前我们先来了解一些魔方的基础知识,以我们平时见到的大部分魔方为例;魔方的六个面贴纸通常由红,黄,蓝,绿,白,橙六种颜色组成(各个时期和地方的版本贴纸方法会有区别)。但基本上都是以这六种颜色组成并且大多都是以:红、橙相对,黄、白相对,蓝、绿相对。同时为了好操作我们把他们固定为:前红、后橙、上黄、下白、左蓝、右绿(根据不同情况可以随意变换)。注:统一魔方的配色只是为了更方便的交流魔方的玩法和技巧,如果你手中的魔方配色和我们主流的不太一样,也没关系,只是以后和其他魔友交流可能会增加你判断的时间。

为了记录下复原的过程或公式的步骤(让我们记忆的更轻松),我们可用英文缩写符号来书写。如下

为U);若是逆时钟旋转,则在符号后加上一撇【'】(比如:上层逆时针旋转90°则表示为U');若是旋转半圈“180°”则在符号后面加上“2”(比如:上层旋转半圈180°则表示为U2)。若有时需要某两层一起转,则在符号前面加上“T”(比如:上层与中间层一起向右(或左)旋转90°时则表示为TU(或T U')。下面我们正式开始学习三阶魔方的复原;

三阶魔方的还原方法很多:层先法、角先法、棱先法、桥式方法、CFOP法等等。对于我们初学者来说首先要会使用层先法(即先底层、后中层、最后顶层)复原,特点是:公式少、便于理解,也是进一步学习魔方的基础。下面是以三阶魔方为例使用层先发复原的基本教学步骤,此方法大致可分为七步,即:底棱归位、底角归位、中棱归位、顶棱面位、顶角面位、顶角归位、顶棱归位。

第Ⅰ步:底棱归位。

又称:底层架“十”字,即底层四个棱块正确复原的过程。如“图1”做好底部“十”字的图后。图中标小圆点的小方块都为同一种颜色,且另一面的颜色与四周中心块的颜色一致。魔方底层架十字可以无师自通,只是我们在这一步我们首先要确定好魔方的前、后、上、下、左、右面的颜色。(要注意的是颜色一旦选定,在此轮复原过程中每一面对应的颜色最好不要再改变,比如:我们现在选择前红、后橙、顶黄、底白、左蓝、右绿时,那么在此轮复原过程中始终是前红、后橙、顶黄、底白、左蓝、右绿。这将大大提高我们记忆的准确性)。另外要注意此步复原的四个棱块颜色的相对位置顺序,由于我们以白色中心块做底层,按照我们现在的主流魔方的贴纸方法(上黄下白,前红后橙,左蓝右绿),如果我们先复原了白红这个棱块,那我们在保持白色中心块在底部的情况下,白绿的棱块就一定要放在白红棱块的右边,白蓝棱块放在白红棱块的左边,白橙棱块放在白红棱块的对面(也就是后面)。另外强调一点由于魔方的中心块不会发生变化,所以在复原的过程中,我们都是以中心块为参照物的。因而在第一步复原白蓝、白红、白绿、白橙这四个棱块的时候,我们可以先把这四个棱块的白色面旋转到顶层,和黄色中心块同一个平面,然后再把他对应的另一个颜色(红、橙、蓝、绿)经过旋转,使之和对应的前、后、左、右中心块的颜色同色,之后再旋转前、后、左、右层180度就正确复原了第一步。

第Ⅱ步:底角归位。

又称:四面倒“T”字, 即底层四个角块正确复原的过程,就是“图1”中空白处的四个小方块的复原。且要另两面与四周中心面的颜色一致底角归位也可无师自通,有兴致的朋友可以自己琢磨一些技巧完成这一步。有难度的朋友可参考我下面介绍的公式来完成,这里有三种不同的情况。如“图2”中当复位角块的“白色”面在a、b、c三面中的某一面时要复原到箭头所指示的底层面的位置,我们可以使用三个与之相对应的公式来完成。首先我们要确定被复位目标块的位置正好在箭头所指小方块的正上面的位置如“图2”(标a、b、c的小方块与箭头所指小方块的对应位置),然后我们再看“白色”的面朝向何方(a、b、c三面的那一面),就能很快的判断出来是“图2”中的哪一种情况了。再选择与之相对应的公式即可:

※公式2-1:R U R' 对应“图2” 中要把“a、b、c角块”的a面移到底层箭头所指面的位置上。

且使他前、右面颜色与前、右中心面颜色一致而不影响其他小方块。

※公式2-2:U R U' R' 对应“图2”中要把“a、b、c角块”的b面移到底层箭头所指面的位置上。

且使他前、右面颜色与前、右中心面颜色一致而不影响其他小方块。

※公式2-3:R U2 R' U' R U R' 对应“图2”中要把“a、b、c角块”的c面移到底层箭头所指

面的位置上(这一步也就是把“图2-c”的情况变为图“2-a”的情况时再复原)。

注:底层复原后要先检查是否正确,检查:魔方底层前、后、左、右四面(每面3个小方块)的颜色是

否与四面的中心块的颜色一致,即:小方块颜色组成了一个倒T字型(如不是,那肯定是底面角块没有正确归位)。另外在此步复原过程中有时可能会碰到一种特殊情况,就是底层角块位置正确,但此角块三个面的颜色与各自中心块的颜色对不起来,此时只需要用“公式一”把此角块先移出来,再使用相对应的公式复原即可

第Ⅲ步:复原中层(也叫中棱归位或二层结界,简单说:就是复原魔方中层四个棱块的步骤)

我们注意一下会发现魔方中间层共有四个棱块,也只有四个棱块需要复原(注意中间层没有角块哟),我们这一步要做的就是把四个棱块每一面的颜色复原到与前、后、左、右四个面中心块的颜色完全一致。在这一步也会使用到俩公式(对应“图3”中两种不同的情况)公式如下:

※公式3-1:R' F' R U R U' R' F如“图3”我们需要把图中上层(U层)标点的小方块面移到

前面(F层)标点小方块面的位置上且要让标点小方块的另一面(阴影面)的颜色与右面(R

层)中心块的颜色一致。

※公式3-2:R U R U R U' R' U' R' 如“图3”我们需要把图中上层(U层)标点的小方块面

移到后面(B层)标箭头小方块后面的位置上且要让此方块的另一面(阴影面)的颜色与右面

(R层)中心块的颜色一致。

再看我们介绍的这两个公式,仔细分析比较会发现这两个公式,步骤虽然有点多,可也是很好记忆哟。需要注意的是在此步骤中这两个公式只能对应“图3”中的两种情形来使用,如图中U层做标记的小方块在其他位置上,就要想方设法的把它换到U层右棱的位置上再使用相对应的公式复原。比如:像(第二步中)的特殊情况那样,我们需要的棱色块不在顶面,而在中间层的某个棱块的位置(或者已经在正确位置上但颜色反了),碰到这种情况(同理):我们就用公式3-1或公式3-2先把它调换出来,放到“图3”中U层做标记小方块的位置上,再使用相对应的公式进行复原(是否感觉这稍微有点麻烦,不过这种转换的思想我们可以好好领会一下,在以后的学习过程中会经常用到类似的魔方转换思想)。特

别说明一下:在此步骤选用公式之前,首先要确保U、R面的公共棱块的阴影面颜色与R面中心块的颜色一致,再看此棱块标点面的颜色是与前(F)、后(B)哪一个面的中心块颜色一样,最后再选择相对应的公式复原。【标点面与F面中心块颜色相同时使用公式3-1(向前)、标点面与B面(F面的对面)中心块颜色相同时使用公式3-2(向后)】其它棱块以此类推直到中间层棱块全部复原为止。

第Ⅳ步:顶棱面位(也称顶层架“十”字,与底部底部架“十”字效果相同顶层四个棱块的顶面颜色和

顶层中心块颜色一样但值得注意的是这里使用的方法及公式却完全不同,难度也有所增加)。 此步我们的任务就是在顶层架一个十字也就是让顶层的四个棱块上面的颜色先复位(先不考虑四周的颜色是否正确),顶面四个棱块复位以后的效果与“图1”标点的部分的效果相同。 当然也有运气好的时候在做好二层结界后顶面已经复位了,此时咱们就可省略这一步了,这一步相对后面还是挺简单我们只需用一个公式就可以完成顶部十字了。公式如下:

※公式4:R U R' U' R' F R F' 此公式也称为“田字诀”【即:当顶层某相邻四个小方块形成

一个“田”字或似“田”字时,做此公式13遍便可使顶层变为一个标准的“十字”】。如:图

4、图5在某个角上有34个小方块同色时即可认为组成了一个小“田”字此时再用公式4一次便可以把顶层变为一个标准“十”字。

提示:值得注意的是在使用公式时“田”字必须放顶层的左上角方可达到想要的结果。也就是在使用此

公式前,我们首先要把已经复位的两个棱块的位置旋转放置在左层和后层的位置如图4、图5标点的小方块。

第Ⅴ步:顶角面位(也就是把魔方顶面的颜色全部调到一致的步骤,同样先不考虑四周的颜色)

当我们完成了顶面十字以后,我们接下来就该完成顶角面的复位了(即顶层角块的翻色),我们还是先观察一下,现在我们的魔方的四个角块是什么状况,在这我们同样会碰到好几种不同的情况,但是

※公式5:R U R' U R U2 R' U2此公式也称为“鱼公式”【即:当顶层形成一个标准“鱼”的图

形时,做此公式1次便可使顶层面颜色全部复原;标准“十字”时也用它。】如期我们会碰到的几种情况可分为以下三种:

第1种:是已经有一个角的黄色在顶层,其他三个角的顶面颜色不是黄色,如“图6”(此时也称作标准

“鱼”图形)

6”标点小方块)。使用“鱼”公式只需一步便可使顶面颜色全部复原。

第2种:是做完顶棱复位的标准“十字”时如“图7”。此时还是套用“鱼”公式做13次便可成为标

准“鱼”的图形,后再做一次鱼公式顶面颜色即能全部复原。【此步也要注意“十”字摆放方位的问题,当做好标准“十字”后我们要先看前、后、左、右那一面有两个与顶层颜色相同的小方块,然后再把这一面放到左边(L层)如“图7”。这样我们才能使用公式操作,否则是达不到预期效果的。当然也有可能前、后、左、右四个面都有顶面的颜色且都只有一个小方块,此时我们只需任意选一个方位做公式即可,直到出现“图7”的样子为止。

第3种:是顶面颜色只有两个或一个小方块未复原。此时我们不管顶面未复原的小方块有几个、在什么

位置。只要大家仔细观察前、后、左、右四个面,找到与顶面颜色相同的小块并放到自己胸前面(F层)的左上角的位置(如“图8”)。同样再使用“鱼公式”操作15遍顶面就可全部复原。【同样会经过标准“鱼”图形的步骤】

注:在此步骤中使用图6、图7、图8时,应明白图中标箭头小块面的颜色与顶面标点小块面的颜色是同

一种颜色,且在按

图套用公式时魔方实物的各种颜色在手中的方位必须与图中标箭头的小方块的方位完全一致。否则会走弯路。

说了这么多,其实很多朋友也可以自己琢磨其他方法来实现这几种情况的角块复位,只要我们弄明白了“公式4”和“公式5”是怎么来翻色的,就能很轻松的实现其他情况先转换成一个角复位(标准“鱼”图形),另外三角要翻色的情况。自己动脑多想想吧,很简单的。

第Ⅵ步:顶角归位(即把顶面已复位的四个角块的其他两面颜色归位到和四周对应面的中心块颜色一致)。

这一步我们在复原顶层角块的时候,要先观察有无两个对面颜色一样的小角块,如“图9”所示,如果有,同色对面层放自己右手面位置,即R面,用公式6即可完成,如果不是这种情况,可随便用一次公式6,就一定会出现有两个角块相对面颜色一样的情况,我们再用一次公式6即可完成。

※公式6:R U R' U' R' F R2 U' R' U' R U R' F' (即为“T字公式”)对应“图9”使用。

比如在“图9”中,我们要把图中1、2方块的位置互换,3、4方块的位置互换,而不影响其他已复位的小方块。使用此公式一次便可达到效果。

第Ⅶ步:顶棱归位(就是把已经面位的四个顶棱的另一面的颜色做到和所在的另四个面的中心块颜色同色)。

当魔方顶层的四个角块正确归位以后,我们来观察顶层的四个棱块,正常情况下,你手中现在的魔方状态应该是前、后、左、右四个面中有一个面的颜色已经完全一样了。此时我们把已经复原的一面放到后面(B)如“图10”,再使用“三邻公式”进行复原操作即可。公式如下:

※公式7:R U' R U R U R U' R' U' R2 “三邻公式”如“图10”它可按照图中箭头标注的一样,使方块1、2、3的位置进行相互更换而不影响其他面的颜色。【注:有时会碰到“四邻”的情况,只需任意面做一次“三邻公式”就可变为“图10”(标准“三邻”图)的样式了。】

做完这一步,一个三阶魔方就被完全复原了。这里再次提醒大家我们在套用任意一个公式复原时,魔方在手中的摆放,及需要复原各小块的颜色、方向、数量必须和与公式相对应的示范图完全一致,方可达到预期效果。

叁、总结及花样玩法

在学习过程中不知道大家注意了没有,在使用此套公式复原过程中,我们始终只是对魔方的顶层和右层进行了反复的转动与组合。直至把每一个小块完全调整到正确位置;而其他魔方层基本就成了一个配合工具,特别是前后层左下角的四个小方块,成然就是一个固定基础,在复原过程中他们已成为我们握手的地方了,因此为了方便大家对公式的记忆,我把所有“字母式”公式 改成了 “汉字式”公式,希望对大家有所帮助;改动的汉字公式如下:

公式2-1:R U R′ →→上 左 下

公式2-2:U R U' R' →→左 上 右 下

公式2-3:R U2 R' U′R U R' →→上 左 左 下 右 上 左 下

公式3-1:R' F' R U R U' R' F →→下 逆 上 左 上 右 下 顺

公式3-2:R U R U R U' R' U' R' →→上 左 上 左 上 右 下 右 下

公式4:R U R' U' R' F R F' →→上 左 下 右 下 顺 上 逆

公式5:R U R' U R U2 R' U2 →→上 左 下 左 上 左 左 下 左 左

公式6:R U R'U' R'F R2 U' R U' R U R' F' →→上 左 下 右 下 顺 上 上 右 下 右 上 左 下 逆 公式7:R U' R U R U R U' R' U' R2 →→上 右 上 左 上 左 上 右 下 右 上 上

注:在此“汉字公式”中其中:“左”、“右”固指顶层的顺、逆时针旋转;“上”、“下” 固指右层的顺、逆时针旋转;“顺”、“逆” 固指前层的顺、逆时针旋转;(有特别说明的除外)

最后我还总结了一些魔方的花样玩法;在此就不写具体步骤了,所有的公式如下:

六面回字公式: U’D F’B L R’U’D

四色回字公式: B2 L R B L2 B F D U’B F R2 F’L R

对称棋盘公式: L2 R2 F2 B2 U2 D2

循环棋盘公式: D2 F2 U'B2 F2 L2 R2 D R’B F D'U L R D2 U2 F'U2

六面十字公式: B2 F’L2 R2 D2 B2 F2 L2 R2 U2 F'

四面十字公式: D F2 R2 F2 D’U R2 F2 R2 U'

双色十字公式: U’D F’B L R’U’D L2 R2 F2 B2 U2 D2

三色十字公式: B F’L2 R2 U D'

四色十字公式: U2 R B D B F’L’U’B F’L F L’R D U2 F’R’U2

五彩十字公式: L2 D’F2 D B D L F R’U’R’D’F L2 B F2 L

六面皇后公式: R2 B2 U2 L2 B2 U2 F2 L2 D L’R F L2 F’U’D L

六面五色公式: U B2 L2 B F’U F’D2 L D2 F D R2 F2 R’B’U’R’

六面六色公式: D2 U2 L2 B R2 D’L2 R2 D2 B2 F2 U’R2 B’R2

六面彩条公式: F2 U2 F2 B2 U2 F B

六面三条公式: (U2 L2)3 (U2 R2)3 U D L2 R2

六面凹字公式: F2 L’R B2 U2 L R’D2

六面凹字公式: U D L2 F2 U D’B2 R2 D2 六面凸字公式: F2 R F2 R'U2 F2 L U2 B2 U2 F'U2 R D’B2 D F'D2 R F 六面工字公式: D2 ML’F2 B2 ML’D2 六面Q字公式: D F2 U’B F’L R’D L2 U’B R2 B’U L2 U' 六面J字公式: D2 L2 D R2 U B2 U2 B R’B’D B2 R’F R2 F’U R' 六面L字公式: L R U D F’B’L R 六面彩E公式: F2 R2 F2 U’R’B2 F L R’U L’R U B U2 F2 D’U' 六面C U公式: D’U B D’L’R F D’B’D’U L 六面T字公式: U2 F2 R2 D U’L2 B2 D U或者B2 D2 L R’D2 B2 L R' 四面Z字公式: ( F B R L )3 (U D')2 四面I字公式: R2 F2 R2 L2 F2 L2 四面L字公式: B F D U L2 D U’B F' 四面O字公式: U R2 L2 U D’F2 B2 D' 四面E字公式: R2 U2 F2 R2 U2 R2 F2 U2 四面V Y公式: D2 R L U2 R2 L2 U2 R L 四面C U公式: R2 F2 B2 L2 U F2 R2 L2 B2 D' C C T V公式一: B2 R2 D2 U2 F2 L R’U2 L’R’ C C T V公式二: L2 B2 R2 D2 R2 F2 U2 F2 R2 U2 R2 六面斜线公式: B L2 U2 L2 B’F’U2 R’B F R2 D’L R’D’U R F’ 三色斜线公式 :R F2 L’D2 F2 L’R2 B’L’B’F’D’U R F’D R’B R' 四面斜线公式: F B L R F B L R F B L R 大小魔方公式: U2 L2 F2 U’B2 D R F’R F’R F’D’B2 U' 大中小魔公式: BL'D2LDF'D2FD'B'F'RU2R'U'BU2B'UF (R'D2RB'U2B)2 大中小魔公式: F D2 L2 B D B’F2 U’F U F2 U2 F’L D F’U 六面双环公式: B R L’D’R2 D R’L B’R2 U B2 U’D B2 R L U2 R’L’B2 D' 六面蛇形公式: B R L’D’R2 D R’L B’R2 U B2 U’D R2 D' 彩带魔方公式: D2 L’U2 FL2 D2 U R2 D L2 B’L2 U L D’R2 U' 六面鱼形公式: L2 D B2 U R2 B2 D L’B2 F'D'U R'D2 R'B2 F'U'F'

IY形公式: F' U2 L2 F2 R U2 L2 F2 L U2 F2 R' F'


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