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多少步可以徹底打亂一個魔方?


精心計算的20步即可。注意必須是精心計算的20步,而並不是隨手擰20步。

這個問題其實涉及到如何定義「徹底打亂」。

為此,WCA(World Cube Association 世界魔方協會)對現在的3x3x3魔方打亂標準作出了如下規範:

1. 打亂後的狀態需要至少兩步才能還原。

2. 除此之外的所有狀態均以等概率出現。

在此我專門評價一下第二條吧。記得在若干年前,WCA對3x3x3魔方的打亂標準是隨機轉動25步。這時候就有人提出質疑,為什麼是25步,不是20步,不是30步,不是50步?以及由此而帶來的另一個問題:25步的打亂和30步的打亂,50步的打亂到底有沒有區別?

答案是:有區別的。根據軟體計算,打亂25步與打亂50步相比,某些塊的組合(例如1*1*2)出現的概率更高,在某種意義上會導致還原更簡單,即所說的「沒徹底打亂」。

於是大家就開始琢磨了,既然25步與50步有區別,那50步與100步呢?或者說多少步才合適呢?而且隨著步數的增加,在賽場負責為選手打亂的打亂員的工作量也同等的增加(根據WCA規則,打亂員必須根據事先生成的公式打亂魔方,而不是根據自己的意願隨便擰,且還得保證打亂正確),有沒有既能「徹底」打亂魔方,又不太增加打亂員工作量的打亂方法呢?

最後大家想出了一個高招,咱們可以先用軟體產生一個隨機的狀態,然後再用求解軟體計算該狀態還原需要的步驟,最後將這個步驟求逆即可得到一個達到該狀態的打亂公式。如果在選擇該狀態的時候使得所有狀態等概率分布,那麼儘管對於該狀態,可能打亂只有20步左右,但這20步並不是隨機產生的,而是精心計算的。別小看這才20步,如果以隨機轉動的步數作為評判標準,那其實相當於打亂了無窮多步,如果你說25步不夠長,50步不夠長,那打亂了無窮多步你服不服?

注1: 對於3x3x3魔方,打亂無窮多步後所有狀態等概率出現是很顯然的。但對於另一些魔方則並不是這樣。例如一個叫做Square-1的異形魔方,其各個形狀就不是等概率出現的,所以WCA打亂規則要求其個形狀出現概率參照隨機轉動無窮多步打亂後的概率分布。

注2: 很多魔方計時軟體根據WCA打亂通常為20步而將自己的打亂設計為20步隨機步數打亂,這其實會導致如前所述「沒徹底打亂」的情況。所以別小看WCA那20步打亂,可不是隨隨便便就算出來的。

注3: 對於3x3x3魔方,上面這個方法是可行的,但對於某些更複雜的魔方,例如5x5x5,6x6x6,7x7x7等,由於求解軟體不給力,給出的解法實在太長(上百步甚至更長),所以對這些項目的打亂依然採用的是隨機轉動若干步的方法。好在這些魔方都足夠複雜,並不太會出現有人抱怨「沒徹底打亂」的情況。

注4: 先前的答案中有人提到官方定義的打亂長度是20步,這是不嚴謹的。官方並沒有定義打亂長度,打亂長度剛好是20步左右那是受限於軟體計算能力。理論上軟體只要足夠給力,平均18步不是問題。


要看你打亂的是幾階魔方。還有一般人無法把魔方打亂到最亂,如果你問,多少部可以將一個完全打亂的【三階】魔方復原我會告訴你也就在21部以下。


首先我要說一個魔方的概念,即上帝之數God"s Number is 20。它是復原魔方的最小步數。上帝之數是20。即三階魔方的任意一種打亂狀態,復原步數都≤20.。

而多少步可以徹底打亂一個三階魔方。這個徹底打亂只能理解為它的最短還原步數是三階魔方里最大的,20步。

那徹底打亂它最少需要的步數也就是上帝之數 2 0步。

因為如果小於20步打亂,按照打亂的公式倒擰即能復原它,復原步數也小於20步,不是最短打亂狀態。

-------------------------------------------------分割線(以下內容與答案無關)---------------------------------------- 本人是一名高一學生,語言表述可(yi)能 (ding)有一些問題還請指出。各位看官大人如果看著可以的話我還是賣萌求個贊


如果題主所說是三階魔方,:

2010年,包括Tomas Rokicki和Morley Davidson等人的研究團隊證明任意組合的魔方可以在20步內還原,現在上帝的數字正式定為20。

也就是說任意打亂的三階魔方可以在20步內被還原。由於魔方的轉動完全可逆,所以只需要20步就可以把還原態的魔方打亂至「最亂狀態」。

參考:魔方


鄙人不才,曾經舉辦過世界魔方協會桂林公開賽,世界魔方協會的比賽屬於魔方界最正規的比賽沒有之一。世界魔方協會對於3階魔方打亂的要求是20步。


WCA的打亂在20步左右

tnoodle(WCA的打亂程序)會隨機生成一個魔方狀態(保證所有情況概率相等),然後計算出一個未打亂的魔方達到這個狀態所需要的步驟。該步驟的長度局限於tnoodle演算法的優化程度,最少應該可以到達17步(好像上帝之數最近到17了⊙_⊙)不過在計算速度和生成步數之間,tnoodle的工程師找到了一種平衡,就是現在的20步左右。


我沒記錯是17步。有數學家用計算機算過,你去網上找一下


在怎樣才叫亂?不好說吧

如果你是指拼回去最難的話,在一定的程度內,應該是照著你的方法逆向轉,而到達一定的步數以後,一些方法就會來的快一些了

然而其實擰魔方的方法是一種步驟而已,它是可以被創造的,

你可以針對一個特定排列的魔方設計一種方法,讓他效率最高,

所以說到底,其實你擰多少步它就有多亂。


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