速解魔方

速解魔方是指以儘量最少的時間將魔術方塊復原的一項運動。速解魔方除了最常見的3x3x3魔方外,還涵蓋了其他層數的立方體魔方(如2x2x2、4x4x4)、其他形狀與結構的魔方、以及其他玩法如單手解、盲解等。目前世界魔方協會所舉辦與記錄的一共有17項速解魔方的比賽項目。

歷史

在2004年,速解玩家們成立了世界魔方協會,以規劃舉辦魔術方塊比賽、制定規則與記錄玩家成績。在2023年間,全球各地就舉辦了總共2135場速解魔方比賽。

術語

書寫規定

在書寫魔方轉動步驟的時候,有一些國際約定需要注意:

  • 層表示約定:F、B、L、R、U、D分別代表前、後、左、右、上、下層,另外还有f、b、l、r、u、d符號,意為兩層一起轉。还有M、S、E,表示中层。
  • 轉動約定:如果為順時針轉動90度,則層符號後無內容;若逆時針轉動90度,則記為層符號+“ ' ”或是“i”,比如上方第一層逆時針轉動90度,則記為U'或Ui;如果轉動180度,則記為層符號+“2”,比如上方第一層轉動180度,記為U2。

常見術語

  • 階:阶数是指魔方每个边所具有的块数,比如三阶魔方每个边就有3个小块。
  • 復原:指魔方從非原始狀態到原始狀態的過程。
  • pop:指在復原中,魔方的部分零件從魔方脫離的情況。
  • +2 : 指復原最后一步未对齐角度大于45度或在整个还原过程中因参赛者操作違反比賽規定而获得的加2秒惩罚。
  • DNF:是「Did Not Finish」的缩写,指停止計時器時方塊尚未復原(魔方復原失敗),或玩家違反特定的比賽規則時的記錄代號。在多次尝试取平均成绩的輪數中算作最差成绩。
  • DNS:是「Did Not Start」的缩写 ,指参赛选手在一轮中放弃尝试机会而并未开始还原的記錄代號,在多次尝试取平均成绩的輪數中算作最差成绩。
  • sub-X:「在X秒以下」之意。例如:sub-20 就是指平均復原速度在20秒以下。
  • pair:又稱「F2L pair」、「corner-edge pair」或「CE pair」,是CFOP解法中,對同一空槽中角塊和邊塊的集合稱呼,因需將其配對而得名。
  • ZBLS:「Zborowski-Bruchem Last Slot」的縮寫,又稱ZBF2L,是F2L公式的其中一個公式子集(subset)。
  • COLL:是OLL公式的其中一個公式子集(subset),用於將PLL縮減至EPLL子集的情況。

速解法

速解法為玩家速解時所使用的復原方式。以下列舉在速解魔術方塊玩家中最常見的主流解法。

維基教科書中的相關電子:三阶魔方解法

Fridrich Method (CFOP)

CFOP為四個步驟「Cross、F2L、OLL、PLL」的縮寫,由杰西卡·弗雷德里奇在1997年提出,以層先法的概念為基底,使用較大量的公式(119個公式)以在較少的步數內還原較多的塊體,從而縮短復原所需時間。CFOP因其直觀的解法取徑以及擁有高自由度與可變化性,在一般玩家與頂尖玩家中都是最多人使用的魔術方塊速解法。

其主要分为四个步骤:

  • 十字 (Cross) :將底層的四個邊塊復原,形成一個十字。此步驟不需要記憶公式。
  • 完成前兩層(F2L,First 2 Layers):做完十字後,前兩層會剩下的四個"空槽",各由一個邊塊與一個角塊組成,此步驟利用公式在頂層分次將各空槽的邊塊與角塊配對,並放進空槽中。如不考慮特殊情形(當邊塊或角塊位於其他空槽內時),總共有41種可能的情況。
  • 將最後一層頂面的顏色統一 (OLL,Orientation of Last Layer):復原頂層顏色的朝向。總共有57種可能的情況,透過判別情況後以其對應的公式復原。
  • 將最後一層側面的顏色統一 (PLL,Permutation of Last Layer):復原頂層的排列。總共有21種可能的情況,透過判別情況後以其對應的公式復原。
Cross F2L OLL PLL

桥式解法(Roux Method)

  • 先在两个侧面下方各形成正确的2X3两块,
  • 使顶面的四个角块归位
  • 调整中间四个棱块和侧面两个棱块的朝向
  • 左右侧面顶部的棱块归位
  • 中间棱块和中心块归位
  • 快速还原解法java动画教学 页面存档备份,存于-三阶魔方桥式快速还原解法教程(公式+图+视频+java)

層先法 ( LBL,Layer by Layer )

層先法顧名思義,即為一層一層復原,需記憶的公式數量因變種而異,但大多不超過10個。是許多速解玩家入門的解法之一。 層先法分為以下幾個步驟:

  • 還原第一層4個邊塊
  • 還原第一層4個角塊
  • 還原第二層4個邊塊
  • 還原第三層的邊塊方向,使邊塊的頂層顏色朝上
  • 還原第三層的角塊方向,使角塊的頂層顏色朝上
  • 還原第三層的角塊位置
  • 還原第三層的邊塊位置[1][2]

其他解法

此部分為較少玩家使用的其他解法。

8355法

由台灣的許技江自創的解法,設計對象為剛入門的新手玩家。8355法將三階魔方分成第一層的八個塊體、第二層的三個邊塊、其餘的五個邊塊與五個角塊。其步驟如下:

  • 8:將第一層完成,但刻意留下一個角不復原,做為「工作區(Working Area)」。
  • 3:利用工作區將第二層的三個邊放入。工作區的存在讓玩家能以不須公式、且步數較少的方式復原。
  • 5:利用工作區將頂層與工作區的五個邊歸位。
  • 5:重複使用基礎的交換公式將剩餘的五個角一一復原。

其中的「五邊」和「五角」兩步驟,也可以用於復原五魔術方塊的最後一層。


雙公式基本解

由台灣玩家洪啟倫所設計,改良自LBL解法。特色為僅需兩個公式,並結合記憶口訣。

角先法(Corner First)

角先方法是先將所有角塊歸位,再復原邊塊的方法。

棱先法(Edge First)

棱先方法是先將所有棱塊歸位,再復原角塊的方法。

SCAF

SCAF (Six Cross And Finger shortcut) 是台灣玩家賴寬祐的自創解法,其教學影片在Youtube上有超過30萬的觀看次數。

电脑解法

电脑没有记忆公式的困难,因此可以找出更佳的解法。但是由于魔方的可能變化數量巨大,穷举法實際上難以執行。目前广泛使用的算法步骤如下:

  • 双转归原:如果限制每次旋转,除了两个相对的面(比如左边和右边)之外都是180度,那么能够转出来的花样就少了很多。把魔方从任何状态归位到这些花样之一,就是双转归原。

用电脑程序进行搜索,双转归原一般需要12步来完成。而复原的步骤则需要18步。但是如果能进一步优化,使得双转归原的结果避开那些需要较长步骤复原的状态,一般可以得到更短的复原步骤。

2007年,電腦科學家古柏曼與他的學生用20台超級電腦花了8000個小時證明上界可改進為26。

通过运用电脑,Tomas Rokicki于2008年宣布证明了任何魔方可以在25步以内解开[3]。而随后,这一结果改进为22步[4]

2010年,包括Tomas Rokicki和Morley Davidson等人的研究團隊證明任意的魔術方塊打亂狀態可以在20步內還原。

速解世界紀錄

各種魔術方塊速解比賽的世界魔術方塊協會(WCA)紀錄如下:[lower-alpha 1][5]

魔方類型類型時間 (分;秒:百分秒)紀錄保持人與國籍賽程細節 (分:秒.百分秒)
3×3×3 單次3.13美國 Max ParkPride in Long Beach 2023
平均4.48中国 Yiheng Wang (王艺衡)Mofunland Cruise Open 2034.72 / 4.72 / 3.99 / (3.95) / (5.99)
2×2×2 單次0.43波兰Teodor ZajderWarsaw Cube Masters 2023
平均1.01美國 Zayn KhananiPioneer Valley Cubing B 20230.91 / 0.97 / (0.71) / 1.16 / (2.91)
4×4×4 單次16.79美國 Max ParkBay Area Speedcubin' 29 PM 2022
平均19.38美國 Max ParkArizona Speedcubing Spring 2023(17.60) / 18.49 / 19.37 / (23.80) / 20.28
5×5×5 單次33.02美國 Max ParkFlorida Big & Blind & Time 2022
平均37.00美國 Max ParkCircle City Turbocharged 202336.81 / (43.10) / 37.45 / (35.90) / 36.75
6×6×6 單次59.74美國 Max ParkCubingUSA Southeast Championship 2022
平均1:08.56美國 Max ParkWCC Western Championship 2022 1:11.79 / 1:03.71 /1:10.18
7×7×7 單次1:35.68美國 Max ParkMarshall Cubing September 2022
平均1:42.12美國 Max ParkMarshall Cubing September 20221:35.68 /1:46.74 /1:43.95
3×3×3盲解 單次12.78美國 Tommy Cherry4BLD in a Madison Hall 2023
平均15.05加拿大 Elliott KobelanskyPanthers Cube Day 202315.29 / 14.15 / 15.70
3×3×3最少步數解 單次 16 步義大利 Sebastiano TrontoFMC 2019
平均20.00 步新加坡Wong Chong Wen (黄崇文)FMC Johor Bahru 202320 / 21 / 19
3×3×3單手解 單次6.20美國 Max ParkMarshall Middle Slice 2022
平均8.65美國 Patrick PonceStevenage Spring 20228.86 / 9.11 / (7.77) / 7.98 / (10.81)
Rubik's Clock 單次2.77英国Jacob ChambersWiltshire Spring 2023
平均3.56英国Jacob ChambersDroitwich Spa Autumn 20223.39 / (4.21) / 3.46 / 3.83 / (3.16)
Megaminx 單次24.83阿根廷 Leandro Martín LópezJaqueca Di Tella 2023
平均27.34阿根廷 Leandro Martín LópezJaqueca Di Tella 202327.26 / (31.53) / (24.83) / 25.69 / 29.06
Pyraminx 單次0.75美國 Elijah BrownBerkeley Winter A 2023
平均1.55美國 Ezra ShereMichigan Speedcubing Spring 20231.32 / 1.70 / (1.73) / (1.29) / 1.63
Skewb 單次0.81美國 Zayn KhananiNAC 2022
平均1.56美國 Zayn KhananiPretzel Mania 20221.30 /(1.20) /1.79 /1.60 /(4.89)
Square 1 單次3.73美國 Ryan PilatCubingUSA Heartland Championship 2023
平均5.02美國Max SiauwCubingUSA Northeast Championship 20225.23 / (9.73) / 4.97 / (4.84) / 4.86
4×4×4盲解 單次51.96美國 Stanley Chapel4BLD in a Madison Hall 2023
平均1:08.76美國 Stanley ChapelMichigan Cubing Club Epsilon 20191:02.51 / 1:14.05 / 1:09.72
5×5×5盲解 單次2:19.07马来西亚 Hill Pong Yong FengMay MBLD Madness Singapore 2023
平均2:27.63美國 Stanley ChapelMichigan Cubing Club Epsilon 20192:32.48 / 2:28.80 / 2:21.62
3×3×3多顆盲解 單次57:47 (62/65)美國 Graham SigginsBlind Is Back LA 202257:47

注釋

  1. 平均為五次復原中,去掉最快的與最慢的成績之後,剩餘的三次平均

参考文献

  1. .
  2. .
  3. Tom Rokicki. (PDF). [2008-03-24]. (原始内容存档 (PDF)于2021-05-20).
  4. . [2021-06-26]. (原始内容存档于2020-11-09).
  5. . www.worldcubeassociation.org. [2022-09-16]. (原始内容存档于2021-11-23).

外部連結

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