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把任意拧乱的魔方的角块全部归位,理论上最少步数的上限是多少步? [复制链接]

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十四年元老

21#
发表于 2006-9-7 07:19:48 |只看该作者

我猜是11步

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22#
发表于 2006-9-7 11:49:53 |只看该作者

1楼说:

“把任意拧乱的魔方的角块全部归位,理论上最少步数的上限是多少步?分两种情况:1.不考虑角块的色向,2.考虑角块的色向。

约定:外层180度转算1步,中层转动算两步,不考虑中心块的还原问题”

我想想,“1.不考虑角块的色向,2.考虑角块的色向”,前一大类之中的任一态以及后一个态(即复原态),无非都是2阶魔方3,674,160种状态之一;而3,674,160个状态中任意两个态之间的互变,(最优)步数有多有少,最多11步(再多当然可以完成互变,但不是最优化的)。再加上“态态平等”,即3,674,160个态的任一态(包括所谓复原态),出现概率都是1 / 3,674,160,所以,任一个8角块初态到“角块归位态”的最优步数的最大值就是11。


2楼说:

“由于二阶的最远状态是11步,所以不考虑中心块的位置,仅使三阶的八个角块恢复到角块之间的相对对位状态也是最多需要11步。但是要使中心块也“归位”(其实中心块是不会移走的,移动的只是边角),是否需要增加步数呢?”

据16、17楼(他的那么多的花样中包含了中心块“归位”的花样),最远步数还是11,“角块加中心块”魔方(即不考虑棱态的3阶魔方)和2阶魔方不同的只是花样总数。所以对于2楼问题的答案就是11。

如果起初不考虑中心块归位问题,用了1~11步复原了8个角块,接下来要继续复原中心块的话,总步数就有可能超过11了。看来,一开始就得两件事情一起做,才能任何情况下不超过11步复原8个角和六个中心块。


顺便提个问题,16、17楼说的“角块加中心块”魔方花样总数为 3,674,160×24=88,179,840 ,其中24若是全色魔方的中心块就地取向变化引起的,那么,在拧魔方(即不是随意乱装魔方)时,最后一个中心块的取向可能性仅有2,不是4;而且,中心块取向引起的变化倍数是4×4×4×4×4×2=2048,不是您说的4×6=24。也就是说,88,179,840 这个数是否太小了?

或许,这个“24”恐怕不是什么“中心块变化数”,而是“同态倍数”。消同态的办法就是除以24,这样一来,“角块加中心块”魔方花样总数也是3,674,160,即88,179,840 这个数不是小了而是大了。

对此,我还未弄明白,哪位上来指点指点。

[此贴子已经被作者于2006-9-7 19:54:16编辑过]

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23#
发表于 2006-9-7 12:15:57 |只看该作者

或许,16、17楼说的中心块的变化数24是指,任取一“角块加中心块”魔方的状态,若保持8个角块的状态(包括方位)不变,让六个中心块在魔方内部整体翻转(就像“换心”变化那样),即六个中心块相互之间的位置关系不变,那么,连同不动的8个角,增加后的花样的确是24倍。因为这8个角的状态是任取的,所以,3,674,160×24=88179840,这个数不大也不小! (这里是纯色魔方。)

好像这样说就可以理解16、17楼了,我自以为。


最近在探讨三阶魔方换心花样时,似乎上述“24倍”不对了。“8个角块”当作一一个整体“笼框”,“6个中心块”当作另一个整体构件,若不考虑魔方的转动性质的话,虚拟地考虑两者的“组装”,当然有24种配合法;但是,要靠魔方的转动变化出这“笼框”和“中心块构件”的配合花样,好像只有12种吧(?),即还有12种是非法态。所以是否应该“3,674,160×12=44089920”?

[此贴子已经被作者于2007-9-16 18:59:37编辑过]

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发表于 2006-9-7 22:50:00 |只看该作者
很想知道第一层四个角块(不考虑其他)还原的上限步数。

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25#
发表于 2006-9-7 23:47:00 |只看该作者

为何“很想知道”?有什么好玩的下文吗?

技术区--最少步数--http://bbs.mf8-china.com/dispbbs.asp?boardID=18&ID=1850&page=1一帖说:

“二阶魔方最远状态计算机程序运行结果

完成态 1
第01步 9
第02步 54
第03步 321
第04步 1847
第05步 9992
第06步 50136
第07步 227536
第08步 870072
第09步 1887748
第10步 623800
第11步 2644
第12步 0
总 数 3674160  ”

这是从复原态出发的。此外,第11步的2644个状态中,是否有某一层四个角(设为A组)复原,另四角(假定为B组)都没有复原的状态?如果有,则它或它们“原路返回”的话,算不算“第一层四个角块(不考虑其他)还原”?即B组四个角走11步复原了。如果2644个态中没有上述态,则62380个态中有没有?有的话,是否答案是10步?按此类推,答案为9、8……步。

不过,我这样说说,差不多等于没说。没办法,不知该如何答。

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发表于 2006-9-8 00:12:09 |只看该作者

呵呵,多谢乌木先生!

快速法底层架十字控制在8步以内, 所以想知道二阶第一层角块还原是不是也最多7 8步搞定了,练练用于快速盲拧的。

底层步数越少,顶层计算就越快,准确性越高。

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27#
发表于 2006-9-12 08:27:32 |只看该作者
QUOTE:
以下是引用彳亍在2006-9-7 22:50:00的发言:
很想知道第一层四个角块(不考虑其他)还原的上限步数。

 

    请大家参考 正六面体二阶上层块魔方(不考虑下层块)最远状态
 


ddFD99Oc.rar

93.13 KB, 下载次数: 5

把任意拧乱的魔方的角块全部归位,理论上最少步数的上限是多少步?

~~ 宇宙在旋转运动 ~~ 魔方在循环变换 ~~

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28#
发表于 2006-9-13 00:30:22 |只看该作者

原来只有7步[em06]

比十字还是难不少,看来要多想想了。

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发表于 2006-10-25 18:25:17 |只看该作者

楼上所说的七步是对于二阶还而言 还是三阶也可以?

 



 

    三阶也可以!

                                            ggglgq 回复 

[此贴子已经被ggglgq于2006-10-27 12:15:37编辑过]

......

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发表于 2006-10-25 18:50:14 |只看该作者
QUOTE:
以下是引用乌木在2006-9-7 23:47:00的发言:

为何“很想知道”?有什么好玩的下文吗?

技术区--最少步数--http://bbs.mf8-china.com/dispbbs.asp?boardID=18&ID=1850&page=1一帖说:

“二阶魔方最远状态计算机程序运行结果

完成态 1
第01步 9
第02步 54
第03步 321
第04步 1847
第05步 9992
第06步 50136
第07步 227536
第08步 870072
第09步 1887748
第10步 623800
第11步 2644
第12步 0
总 数 3674160  ”

这是从复原态出发的。此外,第11步的2644个状态中,是否有某一层四个角(设为A组)复原,另四角(假定为B组)都没有复原的状态?如果有,则它或它们“原路返回”的话,算不算“第一层四个角块(不考虑其他)还原”?即B组四个角走11步复原了。如果2644个态中没有上述态,则62380个态中有没有?有的话,是否答案是10步?按此类推,答案为9、8……步。

不过,我这样说说,差不多等于没说。没办法,不知该如何答。

回乌木前辈,如果知道了可以7步以内可以还原4角,那么,研究一下怎么还原,对空间想像力的考验将会很大的,也算一种挑战吧,这是我的看法,不知道大家以为如何呢?
......

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