速解魔方

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荷兰人埃里克在10.50秒内解开一个三阶魔方
用CFOP恢复一个三阶魔方

速解魔方是指以尽量最少的时间将魔术方块复原的一项运动。速解魔方除了最常见的3x3x3魔方外,还涵盖了其他层数的立方体魔方(如2x2x2、4x4x4)、其他形状与结构的魔方、以及其他玩法如单手解、盲解等。目前世界魔方协会所举办与记录的一共有17项速解魔方的比赛项目。

历史[编辑]

在2004年,速解玩家们成立了世界魔方协会,以规划举办魔术方块比赛、制定规则与记录玩家成绩。在2023年间,全球各地就举办了总共2135场速解魔方比赛。

术语[编辑]

书写规定[编辑]

在书写魔方转动步骤的时候,有一些国际约定需要注意:

  • 层表示约定:F、B、L、R、U、D分别代表前、后、左、右、上、下层,另外还有f、b、l、r、u、d符号,意为两层一起转。还有M、S、E,表示中层。
  • 转动约定:如果为顺时针转动90度,则层符号后无内容;若逆时针转动90度,则记为层符号+“ ' ”或是“i”,比如上方第一层逆时针转动90度,则记为U'或Ui;如果转动180度,则记为层符号+“2”,比如上方第一层转动180度,记为U2。

基本术语[编辑]

  • 阶: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。
  • 复原:指魔方从非原始状态到原始状态的过程。
  • POP:指在复原中魔方的某些组成部分从魔方上面脱离的情况,如果是出现在比赛中,参赛者可选择修理魔方继续比赛,或者放弃而被判DNF。
  • +2 : 指整个还原过程中因参赛者操作不符合要求而获得2秒的惩罚,在一般的语境中专指最后一步未对齐角度大于45度(立方体)而拍表时获得的2秒惩罚。
  • DNF:是“Did Not Finish”的缩写,指停止计时器时方块尚未复原(魔方复原失败),或者魔方复原者感觉无法在满意的时间内完成魔方而弃权的情况,在比赛中可以有一次DNF,在多次尝试取平均成绩的比赛中算作最差成绩。
  • 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,在多次尝试取平均成绩的比赛中算作最差成绩。
  • SUB-X:SUB是“Subtraction”的缩写,意思就是少于的意思,在这就是“在X秒以下”之意。例:三阶方块SUB-20,就是指平均速度在20秒以下。
  • CFOP:这是由一位叫Jessica Fridrich女士发明的一种速解法,是目前世界上最流行的方块解法,就是四个步骤“Cross、F2L、OLL、PLL”原文的第一个字母合起来而成的。
CROSS F2L OLL PLL
  • CROSS:字面上的意思为“十字”,是Fridrich Method中的第一步骤。
  • F2L:是“First 2 Layer”的缩写,意思为“一、二层”,是Fridrich Method中的第二步骤。
  • OLL:是“Orientation of Last Layer”的缩写,意思为“最后一层的取向”,这是Fridrich Method中的第三个步骤。
  • PLL:是“Permutation of Last Layer”的缩写,意思为“最后一层的排序”,这是Fridrich Method中的第四步骤。
  • LBL:是“Layer By Layer”的缩写,意思是“一层一层解”,也就是学魔术方块最基础的解法。
  • CE-PAIR:是“Corner & Edge PAIR”的缩写,是F2L中主要的观念,就是由角(Corner)和边(Edge)所组成的小区块,又称PAIR。
  • ZBF2L:这是一个比较有技巧性的F2L,一般的F2L完成后,顶层的OLL一共有57种变化,但是使用ZBF2L后,完成最后一组的CE-PAIR时,顶层的十字会顺便完成,所以剩下的OLL的情况,就缩减到7种。
  • COLL:这是一个比较具有技巧性的OLL,一般的OLL完成时,所出现的PLL一共有21种变化,但是使用COLL后,可以把OLL和四个角的位置一次归位,所以OLL只剩下“边”的情况,就会缩减到4种。
  • LARS:这是一种解魔术方块的方法,发明人为Lars Petrus,号称步骤比Fridrich Method少的解法。

速解所使用的复原方式(速解法)[编辑]

以下列举在速解魔术方块玩家中最常见的主流解法。

Fridrich Method[编辑]

Jessica Fridrich在1997年提出的速解法,Fridrich Method(也称CFOP)以层先法的概念为基底,使用较大量的公式(119个公式)以在较少的步数内还原较多的块体,从而缩短复原所需时间。CFOP因其直观的解法取径以及拥有高自由度与可变化性,在一般玩家与顶尖玩家中都是最多人使用的魔术方块速解法。

其主要分为四个步骤:

  • 十字 (Cross) :将底层的四个边块复原,形成一个十字。此步骤不需要记忆公式。
  • 完成前两层(F2L,First 2 Layers):做完十字后,前两层会剩下的四个"空槽",各由一个边块与一个角块组成,此步骤利用公式在顶层分次将各空槽的边块与角块配对,并放进空槽中。总共有41种可能的情况(当边块与角块都在顶层与原空槽的范围内时)。
  • 将最后一层顶面的颜色统一 (OLL,Orientation of Last Layer):复原顶层颜色的朝向。总共有57种可能的情况,透过判别情况后以其对应的公式复原。
  • 将最后一层侧面的颜色统一 (PLL,Permutation of Last Layer):复原顶层的排列。总共有21种可能的情况,透过判别情况后以其对应的公式复原。

桥式解法(Roux Method)[编辑]

  • 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,存于互联网档案馆)-三阶魔方桥式快速还原解法教程(公式+图+视频+java)

层先法 ( LBL : Layer By Layer )[编辑]

这类解法(俗称一层一层解)以白色优先还原为例,分为以下几个步骤:

  • 还原第一层4个边块 (俗称白十字,初学可由白色小花辅助学习)
  • 还原第一层4个角块
  • 还原第二层4个边块
  • 还原第三层4个边块方向,使上层出现黄十字 (俗称黄十字、六步法)
  • 还原第三层4个角块方向,使朝上的颜色一致 (俗称小鱼公式)
  • 还原第三层4个角块位置,使周围有四组眼睛 (俗称换三角、换角公式)
  • 还原第三层4个边块位置,复原剩下所有颜色 (俗称换三边)

由于此解法每个步骤目的明确,依照教学者的设计,公式可以缩减少于7个以内,是目前最流行的基本解法, 一般人在经过练习后,使用一个好的魔术方块可以达到1分钟之内复原的水准, 同时此解法可以很好的衔接往后的速解法CFOP,是多数高手会优先推荐的基本解法。

其他解法[编辑]

此部分为其他较少被使用的解法。

六十字法 SCAF[编辑]

SCAF (Six Cross And Finger shortcut)属于魔术方块简单解法,由台湾的玩家赖宽祐所整理出来的三阶魔方解法流程,玩家只需要记忆一个口诀(右上左下),利用这个口诀就能完成六面魔方,非常适合(儿童、中年、老年人)的思考与学习模式,与8355法不同的是SCAF跳过第一层角块这项大难关,这大大降低了初学者学习难度,这也是SCAF被整理出来的目的。

SCAF在解法中被归类为边先法(棱先法),先完成所有边块的位置与方向再借由FSC(U′RUR′)完成剩馀的角块;精通整个解法过程可以达到Sub25,尤其是对于背公式感到反感的玩家来说SCAF是非常适合的解法;解法教学在YouTube广受欢迎,以循序渐进的教学方式从最简单的方式(只追求完成魔方)到(提升还原效率)、(专攻理解式的玩家)涵盖更广的方块族群。

  • 第一层十字 (归位四个同色边块) 系统归位
  • 第二层边块 (归位四个侧面边块) 只需移动三步
  • 第三层十字 (调整四个边块方向) 只需移动三步
  • 六个面十字 (调整四个边块位置) 右上左下
  • 归位八个角 (利用FSC换角翻角) 右上左下
  • SCAF赖宽祐个人教学影片页面存档备份,存于互联网档案馆

8355法[编辑]

由台湾的许技江老师所规划出来的解法,强调以理解的方法去解出魔术方块,期望能消除新手对于“解方块需要大量公式记忆”的疑虑。将方块分成单层8 个角、第二层3 个边、第三层5 个边归位后再将剩下5 个角归位并转正。

  • 8:和LBL法类似,将第一层完成,只是刻意留下一个角没解开,留做“工作区(Working Area)”
  • 3:利用工作区将第二层的3 个边塞入,不像LBL法需要背两个镜向动作的“八步法”
  • 5:利用工作区将顶层与工作区的5 个边归位,不像LBL法需要背“六步法”以及两个镜象OLL公式
  • 5:此时剩下顶层与工作区的5 个角,利用简单的去返动作,即可达到位置送换,以及翻动方向,此时一颗方块即解答完成。

其后面两段"五边"和"五角"的解法,可以用在Megaminx正十二面体魔术方块的最后一层解法上,不需要做调整改变,

双公式基本解[编辑]

由台湾的玩家,一小时学盲解[1]创办人洪启伦所设计,改良自LBL解法,却仅需两个公式。大幅减少公式量,并结合记忆法做教学,口诀就是右下左上,更不容易遗忘。

角先法(Corner First)[编辑]

角先方法是先将魔方的八个角归位定色,然后再填补棱色,最后完成复原。这种方法记忆的公式比较多,所以速度会较层先快。最快的角先魔方高手可以在30秒之内复原魔方。

棱先法(Edge First)[编辑]

棱先方法是先将棱块归位定色,然后填补底层和上层的角块的方法。

电脑解法[编辑]

由于电脑没有记忆公式的困难,因此可以获得更佳的解。但是由于魔方的模型空间巨大,使用穷举法还是不实用。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。
  • 复原 在前一步骤的基础上进行复原。

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,电脑科学家古柏曼与他的学生用20台超级电脑花了8000个小时证明上界可改进为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[2]。而随后,这一结果改进为22步[3]

2010年,包括Tomas Rokicki和Morley Davidson等人的研究团队证明任意的魔术方块可以在20步内还原。

速解世界纪录[编辑]

各种魔术方块速解比赛的世界魔术方块协会(WCA)纪录如下:[a][4]

魔方类型 类型 时间 (分;秒:百分秒) 纪录保持人与国籍 赛程 细节 (分:秒.百分秒)
3×3×3 单次 3.13 美国 Max Park Pride in Long Beach 2023
平均 4.48 中国 Yiheng Wang (王艺衡) Mofunland Cruise Open 203 4.72 / 4.72 / 3.99 / (3.95) / (5.99)
2×2×2 单次 0.43 波兰Teodor Zajder Warsaw Cube Masters 2023
平均 1.01 美国 Zayn Khanani Pioneer Valley Cubing B 2023 0.91 / 0.97 / (0.71) / 1.16 / (2.91)
4×4×4 单次 16.79 美国 Max Park Bay Area Speedcubin' 29 PM 2022
平均 19.38 美国 Max Park Arizona Speedcubing Spring 2023 (17.60) / 18.49 / 19.37 / (23.80) / 20.28
5×5×5 单次 33.02 美国 Max Park Florida Big & Blind & Time 2022
平均 37.00 美国 Max Park Circle City Turbocharged 2023 36.81 / (43.10) / 37.45 / (35.90) / 36.75
6×6×6 单次 59.74 美国 Max Park CubingUSA Southeast Championship 2022
平均 1:08.56 美国 Max Park WCC Western Championship 2022 1:11.79 / 1:03.71 /1:10.18
7×7×7 单次 1:35.68 美国 Max Park Marshall Cubing September 2022
平均 1:42.12 美国 Max Park Marshall Cubing September 2022 1:35.68 /1:46.74 /1:43.95
3×3×3盲解 单次 12.78 美国 Tommy Cherry 4BLD in a Madison Hall 2023
平均 15.05 加拿大 Elliott Kobelansky Panthers Cube Day 2023 15.29 / 14.15 / 15.70
3×3×3最少步数解 单次 16 步 义大利 Sebastiano Tronto FMC 2019
平均 20.00 步 新加坡Wong Chong Wen (黄崇文) FMC Johor Bahru 2023 20 / 21 / 19
3×3×3单手解 单次 6.20 美国 Max Park Marshall Middle Slice 2022
平均 8.65 美国 Patrick Ponce Stevenage Spring 2022 8.86 / 9.11 / (7.77) / 7.98 / (10.81)
Rubik's Clock 单次 2.77 英国Jacob Chambers Wiltshire Spring 2023
平均 3.56 英国Jacob Chambers Droitwich Spa Autumn 2022 3.39 / (4.21) / 3.46 / 3.83 / (3.16)
Megaminx 单次 24.83 阿根廷 Leandro Martín López Jaqueca Di Tella 2023
平均 27.34 阿根廷 Leandro Martín López Jaqueca Di Tella 2023 27.26 / (31.53) / (24.83) / 25.69 / 29.06
Pyraminx 单次 0.75 美国 Elijah Brown Berkeley Winter A 2023
平均 1.55 美国 Ezra Shere Michigan Speedcubing Spring 2023 1.32 / 1.70 / (1.73) / (1.29) / 1.63
Skewb 单次 0.81 美国 Zayn Khanani NAC 2022
平均 1.56 美国 Zayn Khanani Pretzel Mania 2022 1.30 /(1.20) /1.79 /1.60 /(4.89)
Square 1 单次 3.73 美国 Ryan Pilat CubingUSA Heartland Championship 2023
平均 5.02 美国Max Siauw CubingUSA Northeast Championship 2022 5.23 / (9.73) / 4.97 / (4.84) / 4.86
4×4×4盲解 单次 51.96 美国 Stanley Chapel 4BLD in a Madison Hall 2023
平均 1:08.76 美国 Stanley Chapel Michigan Cubing Club Epsilon 2019 1:02.51 / 1:14.05 / 1:09.72
5×5×5盲解 单次 2:19.07 马来西亚 Hill Pong Yong Feng May MBLD Madness Singapore 2023
平均 2:27.63 美国 Stanley Chapel Michigan Cubing Club Epsilon 2019 2:32.48 / 2:28.80 / 2:21.62
3×3×3多颗盲解 单次 57:47 (62/65) 美国 Graham Siggins Blind Is Back LA 2022 57:47

注释[编辑]

  1. ^ 平均为五次复原中,去掉最快的与最慢的成绩之后,剩馀的三次平均

参考文献[编辑]

  1. ^ 一小時學盲解 | 台灣最專業的魔術方塊教學平台. 一小时学盲解. [2019-09-18]. (原始内容存档于2021-11-25) (中文(台湾)). 
  2. ^ Tom Rokicki. Twenty-Five Moves Suffice for Rubik's Cube (PDF). [2008-03-24]. (原始内容存档 (PDF)于2021-05-20). 
  3. ^ Twenty-Three Moves Suffice | Domain of the Cube Forum. [2021-06-26]. (原始内容存档于2020-11-09). 
  4. ^ 纪录 | World Cube Association. www.worldcubeassociation.org. [2022-09-16]. (原始内容存档于2021-11-23). 

外部链接[编辑]