Решатель кубика Рубика_s с использованием Python Pytwisty
Кубик Рубика, механическая трехмерная головоломка, очаровывает энтузиастов головоломок с момента своего изобретения в 1974 году. Решение кубика Рубика может оказаться непростой задачей, но с помощью Python и библиотеки Pytwisty мы можем разработать эффективную и элегантную головоломку. Решатель кубика Рубика. В этом сообщении блога мы рассмотрим пошаговый процесс создания решателя кубика Рубика с использованием Python и Pytwisty. Мы рассмотрим необходимые алгоритмы, структуры данных и методы для создания функционального решателя, который сможет решить любую конфигурацию зашифрованного кубика Рубика.
Предварительные условия
Прежде чем мы углубимся в реализацию, убедитесь, что у вас есть следующие предварительные условия:
Python 3.x установлен на вашем компьютере.
Установлена библиотека Pytwisty. Вы можете установить его с помощью pip: pip install pytwisty.
Понимание Питвисти
Pytwisty — это библиотека Python, предоставляющая высокоуровневый интерфейс для управления кубиками Рубика и их решения. Он поддерживает кубы различных размеров и обеспечивает эффективный алгоритм решения. Для начала импортируйте модуль pytwisty —
import pytwisty
Инициализация куба
Чтобы собрать кубик Рубика, нам нужно создать экземпляр класса Cube из модуля pytwisty. Мы можем инициализировать куб с помощью конструктора Cube, который принимает необязательный параметр, определяющий размер куба (по умолчанию — 3x3) -< /пролет>
cube = pytwisty.Cube()
Перебор куба
Чтобы смоделировать зашифрованный куб, мы можем использовать метод scramble() класса Cube. Этот метод принимает на вход строку, представляющую серию перемещений куба. Например, чтобы перемешать куб с 20 случайными ходами, мы можем использовать:
scramble_moves = cube.scramble(20)
Решение куба
Теперь, когда у нас есть зашифрованный куб, мы можем использовать алгоритм решателя Питвисти, чтобы найти решение. Методsolve() класса Cube возвращает список ходов, которые решают куб. Мы можем вызвать этот метод для нашего инициализированного объекта куба −
solution_moves = cube.solve()
Визуализация решения
Чтобы визуализировать решение, мы можем распечатать список ходов, возвращаемых алгоритмом решателя. Каждый ход представлен строкой, состоящей из грани (U, D, L, R, F, B), за которой следует необязательный модификатор (', 2 или ''). Например, «U» представляет поворот верхней грани на 90 градусов по часовой стрелке, «F» представляет поворот передней грани на 90 градусов против часовой стрелки, а «R2» представляет поворот правой грани на 180 градусов.
print("Solution:", solution_moves)
Собираем все вместе
Давайте посмотрим полный код для сборки и сборки кубика Рубика с помощью Pytwisty −
import pytwisty
# Initialize the cube
cube = pytwisty.Cube()
# Scramble the cube
scramble_moves = cube.scramble(20)
# Solve the cube
solution_moves = cube.solve()
# Print the solution
print("Scramble:", scramble_moves)
print("Solution:", solution_moves)
Решение кубика Рубика
Чтобы собрать кубик Рубика, мы будем использовать послойный подход. Сначала мы решим первый слой, затем второй слой и, наконец, последний слой. Для каждого слоя мы будем следовать набору алгоритмов, которые управляют состоянием куба, пока слой не будет решен.
Для решения первого уровня мы можем использовать метод CFOP (Cross, F2L, OLL, PLL), который широко используется среди спидкуберов. Метод CFOP включает в себя несколько алгоритмов для разных шагов. Мы можем использовать предопределенные алгоритмы Pytwisty или создавать собственные алгоритмы, используя нотацию алгоритма Pytwisty.
Как только первый слой решен, мы переходим ко второму слою, используя алгоритмы, сохраняющие решенный первый слой.
Наконец, мы занимаемся последним слоем, сначала ориентируя углы последнего слоя с помощью алгоритмов, известных как OLL (ориентация последнего слоя), а затем переставляя углы и края с помощью алгоритмов PLL (перестановка последнего слоя).
Интеграция и тестирование
После реализации алгоритмов решения мы можем создать удобный интерфейс для ввода конфигурации куба и отображения решения. Для создания интерфейса мы можем использовать библиотеки графического интерфейса Python, такие как Tkinter или Pygame.
Чтобы проверить функциональность решателя, мы можем зашифровать куб с помощью функции случайного шифрования Pytwisty и убедиться, что решатель выдает правильное решение.
Печатный результат будет выглядеть примерно так:
Scramble: ["R2", "F'", "L'", "B2", "R2", "F", "U2", "R2", "F2", "B", "R'", "F2", "U", "B'", "R", "U2", "R'", "F", "D2", "F'"]
Solution: ["F'", "R'", "B", "R", "U'", "L'", "B", "L'", "U2", "F'", "L'", "U'", "B2", "U2", "L'", "U", "F'", "U", "R", "B'", "L2", "F'", "R2", "B'", "L2", "B2", "U2"]
В строке «Скремблирование» отображаются ходы, которые использовались для шифрования куба, а в строке «Решение» отображаются ходы, необходимые для решения куба из зашифрованного состояния.
Имейте в виду, что конкретные ходы будут различаться в зависимости от случайного скремблирования, сгенерированного методом scramble(). Кроме того, ходы решения могут различаться в зависимости от исходного состояния куба и методов решения, используемых алгоритмом решателя Pytwisty.
Запустив код несколько раз, вы увидите различные последовательности шифрования и соответствующие им решения, демонстрируя универсальность программы при решении различных конфигураций кубика Рубика.
Заключение
В этом сообщении блога мы рассмотрели процесс создания решателя кубика Рубика с использованием Python и Pytwisty. Используя функциональные возможности Pytwisty, мы увидели, как представлять состояние куба, реализовывать алгоритмы решения и интегрировать решатель в удобный интерфейс.