速解魔方是指以儘量最少的時間將魔術方塊復原的一項運動。速解魔方除了最常見的3×3×3魔方外,還涵蓋了其他層數的立方體魔方(如2×2×2、4×4×4)、其他形狀與結構的魔方、以及其他玩法如單手解、盲解等。目前世界魔方協會所舉辦與記錄的一共有17項速解魔方的比賽項目。

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

歷史

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在2004年,速解玩家們成立了世界魔方協會,以規劃舉辦魔術方塊比賽、制定規則與記錄玩家成績[1]。在2023年間,全球各地就舉辦了總共2135場速解魔方比賽。[2]

術語

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轉動代號

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以下是大多數玩家以及世界魔方協會使用的轉動代號,用於紀錄公式與解法、生成隨機打亂等。

  • 大寫的F、B、L、R、U、D分別代表前、後、左、右、上、下層,另外小寫的f、b、l、r、u、d代表連帶中間層一起轉動。中层則以M、S、E表示。
  • 如果為順時針轉動90度,只需要寫出代號;若逆時針轉動90度,則在代號後加上“ ' ”或是“i”,比如上方第一層逆時針轉動90度,則記為「U'」或「Ui」;如果轉動180度,則是在代號號後加“2”,比如上方第一層轉動180度記為「U2」。

常見術語

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  • 階: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。
  • 復原:指魔方從非原始狀態到原始狀態的過程。
  • pop:指在復原中,魔方的部分零件從魔方脫離的情況。
  • +2 : 指復原最后一步未对齐角度大于45度或在整个还原过程中因参赛者操作違反比賽規定而获得的加2秒惩罚。
  • DNF:是「Did Not Finish」的缩写,指停止計時器時方塊尚未復原(魔方復原失敗),或玩家違反特定的比賽規則時的記錄代號。在多次尝试取平均成绩的輪數中算作最差成绩。
  • 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的記錄代號,在多次尝试取平均成绩的輪數中算作最差成绩。
  • sub-X:「在X秒以下」之意。例如:sub-20 就是指平均復原速度在20秒以下。
  • pair:又稱「F2L pair」、「corner-edge pair」或「CE pair」,是CFOP解法中,對同一空槽中角塊和邊塊的集合稱呼,因需將其配對而得名。
  • ZBLS:「Zborowski-Bruchem Last Slot」的縮寫,又稱ZBF2L,是F2L公式的其中一個公式子集(subset)。
  • COLL:是OLL公式的其中一個公式子集(subset),用於將PLL縮減至EPLL子集的情況。

速解法

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速解法為玩家速解時所使用的復原方式。以下列舉在速解魔術方塊玩家中最常見的主流解法。

Fridrich Method (CFOP)

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CFOP為四個步驟「Cross、F2L、OLL、PLL」的縮寫,由杰西卡·弗雷德里奇在1997年提出,以層先法的概念為基底,使用較大量的公式(119個公式)以在較少的步數內還原較多的塊體,從而縮短復原所需時間。CFOP因其直觀的解法取徑以及擁有高自由度與可變化性,在一般玩家與頂尖玩家中都是最多人使用的魔術方塊速解法。

其主要分为四个步骤:

  • 十字 (Cross) :將底層的四個邊塊復原,形成一個十字。此步驟不需要記憶公式。
  • 完成前兩層(F2L,First 2 Layers):做完十字後,前兩層會剩下的四個"空槽",各由一個邊塊與一個角塊組成,此步驟利用公式在頂層分次將各空槽的邊塊與角塊配對,並放進空槽中。如不考慮特殊情形(當邊塊或角塊位於其他空槽內時),總共有41種可能的情況。
  • 將最後一層頂面的顏色統一 (OLL,Orientation of Last Layer):復原頂層顏色的朝向。總共有57種可能的情況,透過判別情況後以其對應的公式復原。
  • 將最後一層側面的顏色統一 (PLL,Permutation of Last Layer):復原頂層的排列。總共有21種可能的情況,透過判別情況後以其對應的公式復原。
       
Cross F2L OLL PLL

桥式解法(Roux Method)

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層先法 ( LBL,Layer by Layer )

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層先法顧名思義,即為一層一層復原,需記憶的公式數量因變種而異,但大多不超過10個。是許多速解玩家入門的解法之一。 層先法分為以下幾個步驟:

  • 還原第一層4個邊塊
  • 還原第一層4個角塊
  • 還原第二層4個邊塊
  • 還原第三層的邊塊方向,使邊塊的頂層顏色朝上
  • 還原第三層的角塊方向,使角塊的頂層顏色朝上
  • 還原第三層的角塊位置
  • 還原第三層的邊塊位置[3][4]

其他解法

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此部分為較少玩家使用的其他解法。

8355法

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由台灣的許技江自創的解法[1]页面存档备份,存于互联网档案馆[2]页面存档备份,存于互联网档案馆),設計對象為剛入門的新手玩家。8355法將三階魔方分成第一層的八個塊體、第二層的三個邊塊、其餘的五個邊塊與五個角塊。其步驟如下:

  • 8:將第一層完成,但刻意留下一個角不復原,做為「工作區(Working Area)」。
  • 3:利用工作區將第二層的三個邊放入。工作區的存在讓玩家能以不須公式、且步數較少的方式復原。
  • 5:利用工作區將頂層與工作區的五個邊歸位。
  • 5:重複使用基礎的交換公式將剩餘的五個角一一復原。

其中的「五邊」和「五角」兩步驟,也可以用於復原五魔術方塊的最後一層。


雙公式基本解

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由台灣玩家洪啟倫所設計,改良自LBL解法。特色為僅需兩個公式,並結合記憶口訣。 [3]页面存档备份,存于互联网档案馆[4]页面存档备份,存于互联网档案馆

角先法(Corner First)

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角先方法是先將所有角塊歸位,再復原邊塊的方法。

棱先法(Edge First)

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棱先方法是先將所有棱塊歸位,再復原角塊的方法。

SCAF(Six Cross And Finger shortcut)是台灣玩家賴寬祐的自創解法,其教學影片在Youtube上有超過30萬的觀看次數。[5]页面存档备份,存于互联网档案馆

电脑解法

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电脑没有记忆公式的困难,因此可以找出更佳的解法。但是由于魔方的可能變化數量巨大,穷举法實際上難以執行。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。

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,電腦科學家古柏曼與他的學生用20台超級電腦花了8000個小時證明上界可改進為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[5]。而随后,这一结果改进为22步[6]

2010年,包括Tomas Rokicki和Morley Davidson等人的研究團隊證明任意的魔術方塊打亂狀態可以在20步內還原。

速解世界紀錄

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各種魔術方塊速解比賽的世界魔術方塊協會(WCA)紀錄如下:[a][7]

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

注釋

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  1. ^ 平均為五次復原中,去掉最快的與最慢的成績之後,剩餘的三次平均

参考文献

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  1. ^ History of the Speedcubing Community & WCA. World Cube Association. [2024-06-03]. 
  2. ^ Competitions. World Cube Association. [2024-06-03]. 
  3. ^ RQcube的YouTube 中文教學 (內含公式記憶教學)]. [2021-11-05]. (原始内容存档于2021-11-10). 
  4. ^ 三阶魔方还原教程(层先法)——碧海风云. [2017-11-23]. (原始内容存档于2021-10-20). 
  5. ^ 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). 
  6. ^ Twenty-Three Moves Suffice | Domain of the Cube Forum. [2021-06-26]. (原始内容存档于2020-11-09). 
  7. ^ 纪录 | World Cube Association. www.worldcubeassociation.org. [2022-09-16]. (原始内容存档于2021-11-23). 

外部連結

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