四阶魔方
益智玩具
四阶魔方(英文:Rubik's Revenge),为4×4×4的立方体结构魔方,由彼得·塞波斯坦尼(Péter Sebestény)于1981年发明。四阶魔方的本名,起初是仿照三阶魔方(鲁比克方块)而命名为“塞波斯坦尼方块”,后来在生产前最终定名为“魔方的复仇”,以吸引三阶魔方的爱好者。
变化
四阶魔方总共有8个角块,24个棱块和24个中心块。
8个角块,可以互换位置( ),也可以翻转方向(),但无法单独翻转一个角块(),所以总共有种变化状态。
24个中心块,可以互换位置( ),但每种颜色中的4个中心块,无论处于何种位置均是等价 () ,所以总共有种变化状态。
24个棱块,可以有不同的位置和方向( ),但每种颜色的2个棱块,不能单独翻转其中之一(),且2个棱块互换位置是等价的(),所以总共有种变化状态。
最后,由于四阶魔方没有固定的中心块,其中有种变化,亦可通过整体旋转魔方来实现,但这些变化在空间中是等价的。
所以四阶魔方的总状态数为:
即 7,401,196,841,564,901,869,874,093,974,498,574,336,000,000,000 种变化。
术语
结构
四阶魔方总共有8个角块,24个边块和24个中心块,它的构成分为两类:
第一类中心是一个球体,每个周边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,这类魔方的构成非常复杂,除了中心球和周边块外还有很多附加件。
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。
降阶法还原
四阶魔方一般对于初学者,采用“降阶法”还原,即将四阶魔方“降阶”成为三阶魔方,再按三阶魔方还原。所以,还原四阶魔方,必须先具备三阶魔方的基础。
但需额外注意的是,四阶魔方因中心块不固定,故降阶后会出现三级魔方所未有的“特殊情况”,需额外操作以校正。
此外,“降阶法”是还原高阶魔方的通用方法。“降阶”步骤,及各步骤中的转法思路,均可应用于所有高阶魔方还原中。
高阶魔方,可以分为奇数阶与偶数阶。偶数阶魔方,与四阶魔方类似,因“中心块”相对位置不固定,所以在“还原中心块”时需要注意相对位置,且降阶后可能需要“特殊情况校正”这一步骤,将降阶后的“三阶魔方”修正为“标准情况”;奇数阶魔方,因“中心块”相对位置是固定的,所以“复原中心块”时较易,且完成降阶后的“三阶魔方”即为“标准情况”,不需校正。
降阶法还原四阶魔方,分为以下四个阶段:
层先法还原
四阶魔方的还原也可以用层先法。四阶层先法是不断的变换使用三阶层先法的公式来进行还原的。
第一步,复原底面
复原底面:方法同三阶;先复原一个中心四块面;之后对好边棱,最好的方法是从魔方的侧面把边棱对好,然后放在已经复原的中心面旁。再次是对好四个边,方法是把他们放在顶面,对好后下底,这样有规律,且不会造成混乱。注意他们的顺序噢!最后是对好白色的角块
第二步,复原第二层
复原第二层:这一步中先复原翼,再复原点。这里是变通地使用三阶魔方第二层棱块的复原公式。
2.1复原第二层的翼
公式2-1:URU’R’U’F’UF
公式2-1’:U’F’UFURU’R’
这个公式与三阶的复原第二层棱块公式完全一样。如果目标块不在顶层,那它一定在第三层,只要将目标块转到FR棱的第三层处,做公式2-1即可将其转到顶层。
2.2 复原第二层的点
公式2-2:Ru’R’U’f’Uf
公式2-2’:Ru’R’U’f’Uf
这个公式与三阶的复原第二层棱块公式类似,不同之处是有一部分转动了中间层。
如果目标块不在顶层,那它一定在第三层,转动第三层,只要将目标块转到F面近R面处,做公式2-2即可将目标块转到顶层(或转动第三层,将目标块放到R面近F面处,做公式2-2')。
至此,下面两层全部完成。
第三步,复原第三、四层
复原第三、四层:这里是先用换角公式复原顶层角,之后用换棱公式复原顶层翼,再用换棱公式复原第三层翼,最后变化使用换棱公式复原剩下的点块。
3.1复原顶层角块位置
公式3-1:R’ L U L’ U’ R U L U’ L’
公式3-1’:L R’ U’ R UL’ U’ R’ U R
若有两个相邻角块位置正确。将正确的两个角块放在右手,做公式3-1。
有两个不相邻角块位置正确。直接做公式3-1或公式3-1’,便可以得到第2种情况
这与三阶魔方第六步一致。考虑到后续公式的一致性,这里介绍一个新公式,其实这个公式完全可以替代三阶换棱公式(R2 D2 R' U' R D2 R'U R')。它的变换形式可以一直用到本方法最后一步。
3.2复原顶层角块方向
公式3-2:R’ U’ R U’ R’ U2 R
公式3-2’:R U R’ U R U2 R’
这与三阶魔方第五步顶面全部翻正的小鱼公式完全一样。从三阶魔方考虑,是很容易理解的。
3.3复原三、四层的翼
公式3-3:R’ LuL’u’ R uLu’L’
公式3-3’:L R’u’Ru L’ u’R’uR
这个公式与3-1极为相似只有U大写改为小写
由于有十二个翼需要替换,建议先复原顶层的八个。找第三层翼含有顶面颜色(黄色)的,将黄色面放在右侧或左侧,做公式3-3(在左侧)或3-3'(在右侧)。
顶层八个翼复原后,看第三层翼,这时第三层翼已经不含顶层颜色,我们找在同一面上两个翼是否有相同的颜色。这有三种情况:
1.四个面的翼颜色都相同,说明第三层已经翼已经完成复原;
2.找到有一对翼在同一面颜色相同,将这对翼放在R面。做(公式3-3→ yU’→公式3-3)。就得到了第1种情况。
注意:这里是把同面同色的翼放在右手,拆一个顶面翼;拆完之后,用同一公式去复原顶面翼,这样就实现了第三层三个翼的旋转互换。
3.4复原三、四层的点
这时只剩下几个点要对调了,用下面两点和三点对换公式可以很轻松完成。
两点轮换:
公式3-6:r U l' U' r' U l U'
公式3-6':l' U' r U l U' r’ U
做该公式时注意目标块必须放在R面和F面下半区域的对应位置。如果目标块不在下方,转动该面就可以了。做完公式再恢复回去即可。
三点轮换:
公式3-4:r’ L u L u' r u L u' L’
公式3-4’:l R' u’ R u l' u’ R' u R
公式3-5:r’ L d’ L d r d’ L d L’
公式3-5’:l R' d R d’ l' d R' d’ R
我的建议,如果你是初学者,能用两点对换就不要用三点轮换;如果你已经是高手了,随心所欲吧。
特殊情况
如有特殊的情况,需要用四阶魔方O特、P特公式来解决。
官方纪录
最新修订时间:2024-09-10 22:05
目录
概述
变化
参考资料