魔方基础知识与解法
一：魔方基础知识
一、 魔方的历史
鲁比克·艾尔内是匈牙利的建筑学和雕塑学教授，为了帮助学生们认识空间立方体的组成和结构，所以他自己动手做出了第一个魔方的雏形来，其灵感是来自于多瑙河中的沙砾。1974年，鲁比克教授发明了第一个魔方（当时称作Magic Cube），并在1975年获得匈牙利专利号，但没有申请国际专利。第一批魔方于1977年在布达佩斯的玩具店贩售。与Nichols的魔方不同，鲁比克教授的零件是像卡榫一般互相咬合在一起，不容易因为外力而分开，而且可以以任何材质制作。
1979年九月，Ideal Toys公司将魔方带至全世界，并于1980年一、二月在伦敦、巴黎和美国的国际玩具博览会亮相。展出之后，Ideal Toys公司将魔方的名称改为Rubik's Cube，1980年五月，第一批魔方在匈牙利出口。
当初厄尔诺·鲁比克(Ern Rubik)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。
二、 魔方的结构
魔方核心是一个轴，并由26个小正方体组成。包括中心方块6个，固定不动，只一面有颜。边角方块8个(3面有)（角块）可转动。边缘方块12个(2面有)（棱块）亦可转动。玩具在出售时，小立方体的排列使大立方体的每一面都具有相同的颜。当大立方体的某一面平动旋转时，其相邻的各面单一颜便被破坏，而组成新图案立方体，再转再变化，形成每一面都由不同颜的小方块拼成。据专家估计所有可能的图案构成约为4.3×10^19。玩法是将打乱的立方体通过转动尽快恢复成六面成单一颜。
魔方总的变化数为43，252，003，274，489，856，000。或者约等于4.3X10^19。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。
中心块： 中心块与中心轴连接在一起，但可以顺着轴的方向自由的转动。 中心块的表面为正方形，结构略呈长方体，但长方体内侧并非平面，另外中心还有一个圆柱体连接至中心轴。
边块：边块的表面是两个正方形，结构类似一个长方体从立方体的一个边凸出来，这样的结构可以让边块嵌在两个中心块之间。
角块： 角块的表面是三个正方形，结构类似一个小立方体从立方体的一个边凸出来，这样的结构可以让角块嵌在三个边块之间。与边块相同，小立方体的表面一样有弧度，可以让角块沿着凹槽旋转。
三、 魔方的种类
二阶魔方：二阶魔方的英文官方名字叫做Pocket Rubik's Cube或Mini Cube，中文直译叫做“口袋魔方”。它每个边有两个方块，官方版本之一魔方边长为40毫米，另外一个由东贤开发的轴型二阶魔方则为50毫米。二阶魔方的总变化数为 3,674,160 或者大约 3.67×10^6。二阶魔方（Pocket Cube）又称口袋魔方、迷你魔方、小魔方、冰块魔方 ，
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， 可以以复原三阶魔方的公式进行复原。
赵弈钦
四阶魔方：四阶魔方的英文官方名字叫做Rubik's Revenge相对于三阶来说就要复杂的多，它的构成分为两类，一类中心是一个球体，每个外围的小块连接着中心球的滑轨，在运动时候会沿着用力方向在滑轨上滑动。第二类是以轴为核心的四阶魔方，其实这类四阶魔方就是隐藏中层的五阶魔方，内部的小零件即为五阶的侧心块和中棱块，中轴上有防止锁死的突起装置。作为竞速运动来说第二种构成的四阶魔方运动速度快，不易在高速转动中卡住。四阶魔方的英文官方名字叫做Rubik's Revenge，直译过来是“魔方的复仇”。官方版本大概边长为67毫米，Mefferts版本为60毫米。四阶魔方被认为是二至五阶魔方中最不好复原的，虽然五阶魔方的变化种类比四阶多，但是四阶魔方的中心块并不固定，也就不能用一般的方法进行复原。
五阶魔方：五阶魔方的构成与四阶魔方基本相同，世界上总共有三种结构的五阶魔方，即M5，R5，V5。每发明一种新的高阶魔方都要经过很长时间，因为不仅要考虑到项目的可行性，还要考虑如果将魔方作出来后能不能稳定的用于转动。正是由于这个原因，五阶魔方是官方公布的最高阶魔方，其结构也不是一般的爱好者可以想象出来的。
高阶魔方：六阶魔方、七阶魔方、九阶魔方、等等
其他种类魔方：镜面魔方、Square1、Pyraminx、Megaminx、Skewb Cube、非对称魔方、捆绑魔方、连体魔方、异型魔方、衍生魔方、魔板、魔表、等等
四、 魔方的配
魔方六个面贴纸通常由红，黄，蓝，绿，白，橙六种颜组成。各个时期和地方的版本贴纸方法会有区别，但基本上是前红、后橙、上黄、下白、左蓝、右绿。
如果没有这些限制魔方贴纸一共有多少种贴法呢？答案是30种。因为由于魔方立方体的对称性，不失一般性的，我们贴纸时不妨就指定蓝为顶面。他的对面就有5种贴法，剩下的4个面组成一个环。这个环的4种颜去除旋转后相同的情况有3*2种贴法。这是因为，对于这个环，我们也可以不失一般性的就指定4种颜中的一种颜做为前面，他的对面有3种贴法，剩下的两面对应2种贴法，所以魔方贴纸的贴法有5*3*2=30种。
其实魔方并不只有一种配，现在所流行的是最初的版本，事实上也还有其他版本的配。 第一种是由香港生产的最初的配，最早在80年代就有销售，现在大多数销售的和它
不同的是将茶换成了橙。 第二种也是香港生产的，是和第一种同一系列的魔方，但是配稍有不同。 第三种是由美国生产的，配完全改动，由白对黄，蓝对绿，红对橙。 第四种是由匈牙利原产的，配接近于美国产的魔方。
五、 魔方公式
为了记录下复原、转乱的过程或公式的步骤，会用Singmaster符号来书写（由David Singmaster发明）。书写方式如下：
F、B、L、R、U、D分别代表前、后、左、右、上、下层。 若是顺时钟旋转，则直接写上符号；若是逆时钟旋转，则在符号后加上“'”或是“i”；若是旋转半圈，则在符号后加上“2”或是“²”。 若要更加详细纪录整个过程，还会使用以下符号：
工作单位证明怎么写x、y、甘婷婷个人资料z分别代表将整个魔方做R、U、F，因为在速解魔方的时候，并不会总是将一个面朝向自己。 f、b、l、r尹天照身高、u、d分别代表前、后、左、右、上、下两层，代表连中间层一起转。 M、E、S代表旋转中间层，相当于l'L、d'D、f'F。在最少步骤还原的比赛中，规定： x、y、z不记步数。 F、B、L、R、U、D旋转90°或180°都算做一步。 M、E、S旋转90°或180°都算做两步。
六、 魔方基本术语
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（飞棱）：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作为无效的复原过程。
DNF（弃权）：即Did Not Finish指魔方复原者感觉无法在自己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。
SUB的原文是「Subtraction」，意思就是「减、少于」的意思，在这里是「在XX秒以下」的意思。例：3x3方块SUB-30，就是指平均速度在30秒以下。
DNS 是“Did not start” 的简称，指放弃了一次复原机会，没有开始复原，即开始前弃权。
七、 魔方的各种玩法
普通玩法：这类玩法适合拿魔方当作放松和娱乐的爱好者。他们通常仅仅满足于复原一个魔方，不会追求更高的标准。45岁的英国建筑工人格雷厄姆·帕克就花费了26爱奇艺电视机年还原一个魔方。
竞速玩法：竞速玩法竞速玩法出现的具体的时间已经难以考证。当爱好者们已经能够熟练复原魔方的时候，就开始追求最快的复原。竞速复原有几个要点：使用的方法要最简便，但是随之产生的问题是步骤越少，需要记忆的公式就越多；使用的魔方需要最适合竞速使用，不会卡住或者打滑，所以出现了为魔方专用润滑油；灵巧的双手，因为拥有方法和好的魔方不是最重要的，双手能够熟练的转动魔方才能有最高的效率。
世界上复原魔方速度最快的人曾经在6.77秒成功还原了一个三阶魔方（记录创造于2010.11.13。创造者是13岁的Feliks Zemdegs）
最少步骤还原：这是最为艰难的玩法，在这种玩法或者比赛中，不能转动魔方，只能用眼睛观察魔方的状态，然后思考出最少的步骤来解决魔方。虽然还没有人能证明出魔方的最大打乱状态（即需要用最多步骤还原的状态）是什么，但是普遍认为经过50步无规则的打乱，3阶魔方就能达到最大状态，此情况下恢复原状需要22步。目前的世界纪录是22步还
原。
将任意打乱三阶魔方还原所需要的最小步数被称为上帝之数，2010年7月，上帝之数已被证明为20。
盲拧：盲拧可以说是每个魔方玩家的梦想。盲拧的定义就是不用眼睛观看魔方（可以记忆），进行复原的过程。计时是从第一眼看到魔方开始的，也就是说记忆魔方的时间也算在总时间内。这种玩法对一个人的记忆力和空间想象力有极大的考验。目前盲拧世界纪录为30.94秒，由庄海燕保持。
单拧：即单手转动魔方进行复原，对手指的灵活程度要求很高。因为没有另外一只手的帮助，魔方难以保持平衡，尤其是在高速转动的过程中。目前世界纪录为Lee Seung-Woon创造的11.97秒。
脚拧：虽然听起来有些不可思议，但是却是有人用脚来复原魔方。世界纪录为Chang Jee-Hoon创造的36.94秒
花式拧法：尽管有些人不喜欢竞速或者最少步骤还原的玩法，而钟情于创造美丽的图案。
事实上这也是相当有难度的，因为要预测每一块的移动并不是很简单。
二：三阶魔方基本解法
（一）第一层(顶层)还原: 分两个步骤, 以下举例说明。腾达路由器如何设置
第一步： 将顶层的四个边块逐一归位。
首先，将中心为蓝的一面定为前面，将中心为黄的一面定为顶面，然后到目标边块即黄蓝边块，将其从当前位置转到前顶位置。转法如下:将黄蓝边块转到底层,然后转动底层将其转到前底位置，由于将黄蓝边块转到底层时可能打乱了已正确归位的其他边块,故这一步应将这个其他边块转还原到正确位置，最后将前面转动180度。 黄蓝边块已归位，可能颜方向不正确，那么：前－、上＋、左－、上－。