各種3x3變形方塊解法原理

愛心方塊 Fisher's Cube 六角柱方塊
Octagonal Prism
斜鑽五魔方 八面飛碟
目前為此被詢問解法最多次的一個。 最早的3x3變形方塊,由Tony Fisher所做,也因此而聞名。 最容易上手的改裝方塊。想要學方塊改裝的人,通常第一個都是做這顆。    

 

八面玲瓏 六軸12面 截角12面 六角柱方塊 軸方塊

 

 
Cuboctahedron 風車方塊(WindMill) 單色粽子方塊 六色粽子方塊  

 

以上都是目前市面上常見的3x3變形方塊,基本上只要能將其判斷出與3x3方塊的關聯,哪個是對應的「角塊(Corner)」?哪個是對應的「邊塊(稜塊)(Edge)」?然後用一般3x3的解法,加上中心塊轉的角度就可以解出來了。



先看成3x3來解

第一步一定要把這些方塊看成3x3來解,下面舉一些例子,實際情況你一定要自己試試才能了解。

相信這個步驟經過一些嚐試,應該是沒什麼問題,問題出在明明是3x3的變形方塊,但是卻會有一般3x3不會出現的情況。

下面對這些特殊狀況做原理解釋,及解決方法說明。原理的部份可能要有些代數及組合背景才能夠了解。

特殊狀況

1.一組邊對調(或一組角對調)

一組邊對調 一組角對調
(註:此兩狀況在3x3方塊不可能出現,僅為示意圖。)

原理:當每個面轉90度時,可以看成「四個角循環」以及「四個邊循環」,而「兩個四循環」是一個偶排列,所以上面的兩種情況都是「兩個互換」,為奇排列,所以在3x3方塊不可能出現。

解決方法:有三種狀況。

狀況1(最常見):找另一個一樣的邊加進來,變成三邊互換即可。

例子:  
右視圖 前視圖

解法:

本來是AB換,現在找一個跟A長的一模一樣的邊塊C,三個一起換。

先把C轉上來,然後做換三邊的公式,做完再把C轉回原位即可。

狀況2:找不到另一個一樣的邊,就要找另一組一樣的邊或角加進來換,即可。

例子:拿狀況1的例子來說
右視圖 前視圖

解法:

角C與角D兩個長的一模一樣,所以搭配AB一起換,利用PLL的公式即可。

註:此種方式適合會速解的人,因為PLL的21個公式都背起來,每種情況都會解;若是用簡易解法的人,可能比較吃力,因為要先解角再解邊,可能後來會亂掉。

狀況3:找不到另一個一樣的邊,也找不到另一組一樣的邊或角加進來換,表示要換另外兩組(角或邊皆可)。

例子:因為愛心方塊不會有這個情況,所以用八角柱為例。

兩角互換

而且找不到第三個一樣角來換(狀況1不適用)

也找不到另一組一樣的角或邊來換(狀況2也不適用)

解決方式:

表示你看到的這組角其實沒有錯,要另找兩組來換。

此例是利用PLL的即可。

 

 

 

2.單邊方向相反

(註:此狀況在3x3方塊不可能出現,僅為示意圖。)

原理:每個邊塊在適當安排方向之後(可見盲解教學文),當一個面轉90度時,只會有「偶數個邊方向改變」,所以不會有單一個邊方向錯誤的情況發生。

解決方法1:

在解完前兩層,要開始解第三層時,要先觀察第三層四個邊塊,應該要偶數個正確才對;若有邊塊是正反兩個方向都一樣的,就可以適當的視為「正確」或「錯誤」,使正確邊塊數目為偶數。

偶數個邊塊正確


皆錯誤


兩個正確


兩個正確


皆正確

奇數個邊塊正確


三個正確


一個正確

 

 

若第三層的邊塊,只有奇數個正確的話,就必須把第二層或第一層,正反兩個方向一樣的邊塊找出來,把它反過來放,這樣就可以解決這個情況了。

 

解決方法2:若是做到最後才發現這個問題,利用解決方法1的話,還要再把第三層破壞再重來,頗為繁瑣。這時我們可以利用到盲解常用的公式來將兩個邊翻轉方向。

圖示 公式 轉動影片

M'UM'UM'U2MUMUMU2

BLOE1.AVI

例子:

如下圖,A是方向相反看不出來的邊塊,而B是須要翻轉的邊塊。

先轉「L'B'」 把A轉到後面的位置,然後再轉上面說的公式「M'UM'UM'U2MUMUMU2」把A與B同時翻轉後,再轉「BL」放回原位即可。

 

3.單角方向錯誤

(註:此狀況在3x3方塊不可能出現,僅為示意圖。)

原理:每個角塊在適當安排方向之後(可見盲解教學文),當一個面轉90度時,一定會唯持「順逆時針的角塊數目差」為3的倍數,所以不會有單一個角方向錯誤的情況發生。

這個其實作法跟 2.單邊方向相反 一樣,一定可以找到一個怎麼轉都看不出來的角塊,適當視其為順逆時針方向,來唯持「順逆時針的角塊數目差」為3的倍數即可。

例1:

此例右下角的角塊要順轉120度,看似像的情況,但因為左下角的三角形角塊沒有方向性,視其為須轉120度,使得整個方塊的「順逆時針的角塊數目差」為零;因此當作來處理即可。

 

 

例2:

此例為右邊兩個角塊皆要順轉120度,看似像的情況,但因為左下角的三角形角塊沒有方向性,視其為須轉120度,使得整個方塊的「順逆時針的角塊數目差」為三;因此當作來處理即可。

4.單中心轉90度

(註:此狀況在3x3方塊不可能出現,僅為示意圖。)

原理:當每個面轉90度時,可以看成「四個角循環、四個邊循環、及中心轉90度」,而「四循環」是一個奇排列,所以當所有的角塊及邊塊回到正確位置時(兩者都是偶排列),是不會有單中心90度的。

解決方法有兩種。

方法1:,找另一個轉了方向也看不出來的中心,兩者一起轉90度即可。

例子:

此Fisher's Cube的綠橘中心要逆時針轉90度,而上面的黃色中心是無方向性的,將其視為要順時針轉90度,兩者一起調整即可。

 

方法2:若找不到另一個無方向的中心的話,其實由上面 原理 應該可以知道,必須要「兩個角換(奇排列)」即「兩個邊換(偶排列)」,就可以讓單中心轉90度。因此我們利用「兩角換及兩邊換」的PLL來處理,亦即下面的六種(不包含左右對稱)。

只要利用這六種PLL,來交換兩個一樣的角塊,與一樣的邊塊,就可以達到單中心轉90度的效果。

例子:

前視圖 右視圖

由於愛心方塊找不到無方向性的中心塊,所以無法使用方法1來解決此情況。

經過觀察,,圖中A與B兩個邊塊長的一模一樣,C與D兩個角塊長的一模一樣。

我們先轉L' 後,變成,然後利用PLL的來解決,最後再轉 L 恢復原狀即可。

到此,所有的3x3變形方塊的情形都能解決了,當然要多多練習,你會發現,你對3x3方塊解法、結構,會越來越了解,已經不是在死背公式了。

 

練習題

下面的情況,想想要怎麼解決呢?

最後一個圖是請各位想想,Windmill Cube要怎麼轉成這樣呢?