Crazy 4x4x4 II(瘋狂4x4二號)探討

繼「瘋狂44一號」出來後,大煙頭又一款新力作,比一號更難、更特別。


  1. 重要觀察
  2. 幾種變化
  3. 解法

最重要的觀察

解「瘋狂44二號」一定要有下面的觀察,就是每組相鄰的小牙,不管如何轉動方塊,它們永遠不會分開。

請務必自行把玩一翻,確認這件事情。

 

幾種變化

 

示意圖

說明

中心塊,其實就是一個2x2x2方塊的結構。相當於   

這個部分就有 7!·36 = 3,674,160 種變化。(請參考 2階魔術方塊探討 )

而角的部分跟3x3的方塊計算方式一樣,8個位置可互換,每個有三個方向,但最後一個方向被前7個所固定,所以共有 8!*37 = 88,179,840 種變化。

邊塊的部份,雖然每一塊會有兩個方向,但其實它的方向是隨著位置而改變,也就是只要計算位置變化即可,共 24! = 620,448,401,733,239,439,360,000 種變化。

小牙的部分,共48塊,但兩兩一組不會分開,所以其實只有24塊,而它的方向也是隨著位置而改變,所以也是只要計算位置變化即可,共24! = 620,448,401,733,239,439,360,000 種變化。

接下來要提到奇偶排列性質(Even-Odd Permutation),若讀者能看的懂「瘋狂44一號」的說明的話,其實這裡應該也不難懂。

我們先來看一下,轉動最外層的面,如下:

可看出,四個角形成一個四循環(4-cycle)(藍色),邊形成 2 個四循環(紅色及綠色),四組小牙形成四循環(橙色),共四個四循環,是一個偶排列(Even Permutation)。

轉動中間層時,共有6組四循環(4-cycle),也是一個偶排列(Even Permutation)。

因此瘋狂4x4x4二號,怎麼轉動其實都是偶排列,這個部分的解釋要比一號來的單純。所以剛剛的計算,最後要除以 2。

所以瘋狂4x4x4二號,總共有 [7!·36]*[8!·37]*[24!]2 / 2 = 117,342,046,775,632,269,171,749,081,206,665,714,294,136,504,320,000,000,000 = 1.173*1056

(註:上面的解釋,可以說明,瘋狂4x4x4二代,是不會有兩牙交換、兩角交換、單邊反轉等的奇排列情況發生的。)

 

解法提示

步驟 示意圖 說明
1

中心當 2x2 方塊來解。
2

外圍用你會的4x4解法解出。

若遇到對邊互換的話,就用公式「r'FU'RF'Ur - lU'FR'UF'l'」
 (註:小寫符號表示「只」轉第二層。)

公式原理可以參考「瘋狂4x4x4一號」的說明。

3

利用「換三小牙」的公式「r'Ur-u2-r'U'r-u2」,將其解出。見下面圖例。

(註:小寫符號表示「只」轉第二層。)

換三小牙:r'Ur-u2-r'U'r-u2

如下圖標示,會有下面的置換結果「1換到2,2換到3,3換到1」三者循環,其餘的完全不會動到。

因為不一定一次可以找到3個同時換的情況,比較簡單的做法就是,看好「1及1'」的位置是要放哪個小牙,先把它放在「3及3'」的位置,轉一次此公式,就可以把「1及1'」小牙完成,如下面示意圖。

就這樣最多只會做23次,就可以把所有的小牙換好。

此解法好處多多,一者:只要多記一個「換小三牙」的公式即可完成瘋狂44二號。二者:最後這個步驟可以訓練腦力,每次換三小牙,就得去思考如何setting,的過程,然後再back回來,理解性的去解,會比一味的背公式來的有趣。

 

恭喜,你已經可以完成它囉!