初识魔方

对于初学者来说，要想学会复原基本的三阶魔方只需要一天时间。但在这之前，有一些基本概念需要了解。

本文中所称的魔方仅指代纯色三阶魔方（纯色的意思是魔方表面是以颜色区分，不包含图案、箭头等标记）

魔方结构

三阶魔方表面上看有六个面，但整个魔方是由内部的核心轴以及外围的多个小方块构成的。

每个面的中间一个块被固定在轴的顶端，无论如何转动魔方，它们的相对位置都不会发生变化，这类块就是中心块。显然，魔方一共有6个中心块，且每个中心块上都只有一个颜色，它的颜色就代表了这个面上其余所有块正确颜色。

每两个中心块之间，都存在包含两个颜色的块，这些块被称为棱块（或者边块）。通过一些内部卡角等设计，这些块才不容易掉出来。显然，魔方一共有12个棱块。不存在两个棱块，它们具有相同的两种颜色。

每三个棱块之间，都存在包含三个颜色的块，这些块被称为角块。与棱块类似，它们的末端存在一些卡角结构，使得能牢固地限定在魔方结构中。显然，魔方一共有8个角块。

配色方案

下图是典型配色方案的箱式展开示意图

白色与黄色相对、绿色与蓝色相对、红色与橙色相对

蓝色、白色、黄色呈顺时针排序

注意

这种配色方案是只沿用最多的。国际上没有标准的配色方案，也没有限定颜色的范围，一般来说只要满足各面颜色容易区分即可。

在所有的教程中，理论上并不会针对某种颜色进行特别说明，每种颜色都是平等的。

块的位置和方向

我们已经知道了魔方是由块组成的，当我们转动一层的时候，该层上的所有块都会跟着转动，所以，为了更好地追踪及理解魔方的转动过程，应该更关注块的整体变化而非面的颜色变化。

在下面这个图中，一个包含黄蓝红的角块的正确位置应当在黄色、蓝色、红色三个中心块所夹的位置。

在下面这个图中，这个块的位置虽然正确，但是方向不正确。

方法概述

魔方与数学有密不可分的联系。我们所做的每个转动，其实是数学中 群 的概念。而如果理解了 转换机 的原理（你大可不必真的去理解它。但无论什么时候，它都是你解决这类问题的一个有效方法），就可以轻而易举地逐块复原直至整个魔方复原，然而这种方法的效率比较低。

在日常生活中通常会将一些成熟的理论归纳为经验和知识，以此提升生产力。在数学中，更是如此，我们在解题时往往会直接套用公式，而不是每次从公理开始证明。就像数学中的公式一样，魔方中也有公式的概念，也民间也常常被称为口诀。公式的存在只是为了更方便地解决问题。

第一个块

我们发现，在刚开始时，并不需要转太多的步数就可以将某些块的位置复原，但越往后，因为需要不破坏已经完成的块，也就越难复原。

假设我们从一个棱块开始，如下图的蓝色白色棱块，为了将它复原到正确的位置，只需要转动前层按照箭头的方向旋转180°。

接着，假设此时一个白色、蓝色、红色的角块出现在上层、前层、左层的角上，如下图，也只需要将右层按照箭头的方向往下转90°即可将它归到正确的位置，并且方向正确。

在做这两个块的过程中，我们大可不必关心其它的块，他们在图中会用灰色表示。

当我们绞尽脑汁地继续完成更多的块之后，一切变得越来越复杂。在后续的步骤中，大体需要加入一些公式，这些公式类似于转换机的操作，为了保证已经完成的块不被破坏，常常需要转动很多下才能复原很少的块。

魔方拥有总计4.3千亿亿种不同的情况，虽然魔方的上帝之数 已经被证明只有20步，但除非你拥有电脑一般的计算能力，否则你几乎不可能用最少的步数来解决魔方。

我们已经知道了解了魔方的转动，在后续的章节中，将完整地讲解魔方主流的解法。但在开始之前，必须熟悉示意图以及转动标记。

示意图

在教程、文档中常常会见到各种示意图

下图的视角表示黄色面是上面，蓝色面是前面(面对自己的那一面)，红色面是右面

下图是一个俯视图的视角（为了将关注点集中在顶层，通常下面两层是已经完成的状态），此时黄色面依然是上面，而非前面。正方形周围的边表示顶层侧面的颜色，而箭头表示某些块所应该去的正确位置

等同于下图

下图的视角是仰视，通常为了表现底面的情况

转动标记

魔方的6个表面(6个转动层)分别用6个英文字母表示

• U(Up)代表上层，F(Front)代表前层（前层指的是面对自己的那一层），R(Right)代表右层，L(Left)代表左层，D(Down)代表下层，B(Back)代表后层
• 单个大写字母表示顺时针旋转90°
• 单个大写字母+'表示逆时针旋转90°
• 单个大写字母+2表示旋转180°，由于顺时针与逆时针旋转180°的效果相同，所以有时也会看到大写字母+'2表示旋转180°，这取决于如何转动更顺手
• 小写字母或大写字母+w表示双层转动。在电子版文档中通常采用小写字母的写法，而在手写版中建议采用大写字母+w的写法，以免混淆大小写。

如何判断顺时针

判断某层的顺时针方向，应当面对该层进行判断。因此从魔方的前面看时，后层的顺时针转动与前层的顺时针转动是相反的。

层	顺时针转动90°	顺时针转动90°的图示	逆时针转动90°	转动180°	双层顺时针转动
右	R		R'	R2	r或Rw
前	F		F'	F2	f或Fw
上	U		U'	U2	u或Uw
左	L		L'	L2	l或Lw
下	D		D'	D2	d或Dw
后	B		B'	B2	b或Bw

上述转动表示中，除了小写字母的表示方法外，其余表示法都是WCA采用的转动标记法

中层转动

层	顺时针转动90°	顺时针转动90°的图示	逆时针转动90°	转动180°	顺时针的方向
上下夹中层	E		E'	E2	同U的方向
左右夹中层	M		M'	M2	同L的方向
前后夹中层	S		S'	S2	同F的方向

整体转动

整体转动方向	顺时针转动90°	逆时针转动90°	转动180°
R方向	x	x'	x2
U方向	y	y'	y2
F方向	z	z'	z2

x,y,z的整体转动表示法也是 WCA 采用的转动标记法

其它标记

在网络上，常常会见到一些非上述的表示法，有时需要根据具体的语境来判断其含义。可参考下列几种常见的含义：

• [U] 表示转动U层，可能是U，也可能是U'，也可能是U2。常常用在笼统地表示转动某一层使达到某种对齐状态。
• UFL 块。在三阶魔方中指U层、F层和L层相交的那个角块。在正高阶魔方中，也会用类似的写法表示指定的中心块或者棱块。
• 一串字母标记中带括号、数字。括号通常表示一个手法较为连贯的整体，为了方便记忆，比如 (R'FRF')。在括号后面出现数字，比如 (R'FRF')×3，表示扩号中的内容重复3遍，有时这个 x 号也会省略。在小括号之外，可能还有中括号或者大括号的写法。
• 字母下面带下划线，比如U，通常表示用左手食指转动。斜体字母，比如U，表示用右手大拇指转动。
• M层转动，在一些老的文献中，为了防止人们经常混淆是跟随R方向还是L方向，干脆在M后面加R或者L指代这个M跟随的方向，比如MR表示中层R 方向转动， ML'表示L逆时针方向转动。但是在今天看来，MR会被误认为先做M，再做R，所以这种标记法也已不适用。

更多可能存在的标记，可能在魔方术语 中可以找到。