异形魔方SQ1的暴力解法

异形魔方的算法。by @沉默de世界

这个是暴力破解，打乱试了几次，一种用了7步还原，一种用了6步还原，估计大部分状态10步以内可以还原，超过10步计算就比较费时了。

说明如图：（1）编号如图所示，上层12345678  下层11,12,13,14,15,16,17,18 。

（2）R1动作为线前侧（图中5,6,7,8,14,15,16,17位置）旋转180度，R2为线前侧（7,6,5,4,18,17,16,15位置）旋转，R3为线右侧（3,4,5,6,12,13,14,15位置）旋转，R4为线右侧（5,4,3,2,16,15,14,13）旋转。

（3）R5、R6、R7、R8分别对应上层顺时针旋转90度后执行R1、R2、R3、R4。

（4）R9、R10、R11、R12分别对应上层顺时针旋转180度后执行R1、R2、R3、R4。

（5）R13、R14、R15、R16分别对应上层顺时针旋转270度后执行R1、R2、R3、R4。

（6）打乱状态starta，startb分别为上下两层、从左上角开始、按顺时针顺序的块编号,改程序中初始值即可。在以上转动过程中编号11的块位置是始终保持不变的。

//written by @沉默de世界

#include "stdafx.h"
#include "stdio.h"

#define DEEP_MAX 20
//70*6 * 70*6 *4 * 6*6*4
typedef struct	_CUBE_STATUS{
	int a[8];
	int b[8];
}CUBE_STATUS;  

CUBE_STATUS cb0,cb1,cb;
int succflag=0;
int act[DEEP_MAX]={0};
int deep_i=-1; 
int deep_max=-1;
int deep_reuslt=0;

void cpy(CUBE_STATUS *p1, CUBE_STATUS *p0); 
void pntcb(CUBE_STATUS *p);
void Rot(CUBE_STATUS *p);
void Rn(CUBE_STATUS *p,int n);
int IsSame(CUBE_STATUS *p1,CUBE_STATUS *p2);

int main(int argc, char* argv[])
{

//	int starta[8]={3,4,5,6,17,16,15,14};
//	int startb[8]={11,12,13,2,1,8,7,18};

//	int starta[8]={1,2,3,4,5,16,7,8};
//	int startb[8]={11,12,13,14,17,6,15,18};

	int starta[8]={5,14,3,16, 15,6,7,8};
	int startb[8]={11,12,13,2, 1,4,17,18};

	int i=0;

	for (i=0;i<8;i++)
	{
		cb0.a[i]=i+1;//目标状态
		cb0.b[i]=i+11;

		cb1.a[i]=starta[i];//初始状态
		cb1.b[i]=startb[i];

		cb.a[i]=starta[i];
		cb.b[i]=startb[i];
	}
	
	printf("start...\n");

	if(IsSame(&cb,&cb0))
		succflag=1;
	else
	{
		for (deep_i=0,deep_max=1;deep_max<=DEEP_MAX;deep_max++)
		{
			printf("\nMAXDEEP: %d \n",deep_max);
			Rot(&cb);
			if(succflag==1)break;
		}
	}

	if(succflag==1)
	{
		printf("\nSucceed! It need %d steppes. \n",deep_reuslt);

		printf("start:");
		pntcb(&cb1);

		for (i=0;i<deep_reuslt;i++)
		{
			Rn(&cb1,act[i]);

			printf("R%-2d-> ",act[i]);	
			pntcb(&cb1);
		}
	}
	else
		printf("failed!\n");
	
	return 0;
}



void Rot(CUBE_STATUS *p)
{
	int i;

	if(deep_i>=deep_max) return;
	
	for (i=1;i<=16;i++)
	{
		CUBE_STATUS tmp;

		if( deep_i>0 )
		{
			if (   ( i==1 && (act[deep_i-1]==1 || act[deep_i-1]==5 || act[deep_i-1]==9 || act[deep_i-1]==13) )
				|| ( i==2 && (act[deep_i-1]==2 || act[deep_i-1]==6 || act[deep_i-1]==10 || act[deep_i-1]==14) )
				|| ( i==3 && (act[deep_i-1]==3 || act[deep_i-1]==7 || act[deep_i-1]==11 || act[deep_i-1]==15) )	
				|| ( i==4 && (act[deep_i-1]==4 || act[deep_i-1]==8 || act[deep_i-1]==12 || act[deep_i-1]==16) )
			   )
			   continue;
		}

		cpy(&tmp,p);		
		Rn(&tmp,i);
		act[deep_i]=i;

		if(IsSame(&tmp,&cb0)) 
		{
			succflag=1;
			deep_reuslt=deep_i+1;
			return;
		}
		else
		{
			deep_i++;
			Rot(&tmp);
			deep_i--;
			if(succflag==1)
			{	
				return;
			}
		}
	}

}

int IsSame(CUBE_STATUS *p1,CUBE_STATUS *p2)
{
	if( 
		(p1->b[0]==p2->b[0] && p1->b[1]==p2->b[1] &&
		 p1->b[2]==p2->b[2] && p1->b[3]==p2->b[3] &&
		 p1->b[4]==p2->b[4] && p1->b[5]==p2->b[5] &&
		 p1->b[6]==p2->b[6] && p1->b[7]==p2->b[7] ) 
	 &&	( 
		   (p1->a[0]==p2->a[0] && p1->a[1]==p2->a[1] &&
			p1->a[2]==p2->a[2] && p1->a[3]==p2->a[3] &&
			p1->a[4]==p2->a[4] && p1->a[5]==p2->a[5] &&
			p1->a[6]==p2->a[6] && p1->a[7]==p2->a[7]) ||
		
			(p1->a[0]==p2->a[2] && p1->a[1]==p2->a[3] &&
			p1->a[2]==p2->a[4] && p1->a[3]==p2->a[5] &&
			p1->a[4]==p2->a[6] && p1->a[5]==p2->a[7] &&
			p1->a[6]==p2->a[0] && p1->a[7]==p2->a[1]) ||

			(p1->a[0]==p2->a[4] && p1->a[1]==p2->a[5] &&
			p1->a[2]==p2->a[6] && p1->a[3]==p2->a[7] &&
			p1->a[4]==p2->a[0] && p1->a[5]==p2->a[1] &&
			p1->a[6]==p2->a[2] && p1->a[7]==p2->a[3]) ||

			(p1->a[0]==p2->a[6] && p1->a[1]==p2->a[7] &&
			p1->a[2]==p2->a[0] && p1->a[3]==p2->a[1] &&
			p1->a[4]==p2->a[2] && p1->a[5]==p2->a[3] &&
			p1->a[6]==p2->a[4] && p1->a[7]==p2->a[5]) 
		)
 	) 
		return 1;	
	else
		return 0;
}

void R90(CUBE_STATUS *p)	
{
	int t0=0,t1=0;

	t0=p->a[0];
	t1=p->a[1];

	p->a[0]=p->a[6];
	p->a[1]=p->a[7];

	p->a[6]=p->a[4];
	p->a[7]=p->a[5];

	p->a[4]=p->a[2];
	p->a[5]=p->a[3];

	p->a[2]=t0;
	p->a[3]=t1;

}

void R180(CUBE_STATUS *p)	
{
	int t0=0,t1=0,t2=0,t3=0;
	
	t0=p->a[0];
	t1=p->a[1];
	t2=p->a[2];
	t3=p->a[3];
	
	p->a[0]=p->a[4];
	p->a[1]=p->a[5];
	p->a[2]=p->a[6];
	p->a[3]=p->a[7];
	
	p->a[4]=t0;
	p->a[5]=t1;
	p->a[6]=t2;
	p->a[7]=t3;
	
}

void R270(CUBE_STATUS *p)	
{
	int t0=0,t1=0;
	
	t0=p->a[0];
	t1=p->a[1];
	
	p->a[0]=p->a[2];
	p->a[1]=p->a[3];

	p->a[2]=p->a[4];
	p->a[3]=p->a[5];
	
	p->a[4]=p->a[6];
	p->a[5]=p->a[7];
	
	p->a[6]=t0;
	p->a[7]=t1;
	
}

void R1(CUBE_STATUS *p)
{
	int ta7,ta6,ta5,ta4;

	ta7=p->a[7];
	ta6=p->a[6];
	ta5=p->a[5];
	ta4=p->a[4];

	p->a[7]=p->b[3];
	p->a[6]=p->b[4];
	p->a[5]=p->b[5];
	p->a[4]=p->b[6];

	p->b[3]=ta7;
	p->b[4]=ta6;
	p->b[5]=ta5;
	p->b[6]=ta4;
}

void R2(CUBE_STATUS *p)
{
	int ta6,ta5,ta4,ta3;
	
	ta6=p->a[6];
	ta5=p->a[5];
	ta4=p->a[4];
	ta3=p->a[3];
	
	p->a[6]=p->b[4];
	p->a[5]=p->b[5];
	p->a[4]=p->b[6];
	p->a[3]=p->b[7];
	
	p->b[4]=ta6;
	p->b[5]=ta5;
	p->b[6]=ta4;
	p->b[7]=ta3;
}

void R3(CUBE_STATUS *p)
{
	int ta2,ta5,ta4,ta3;
	
	ta5=p->a[5];
	ta4=p->a[4];
	ta3=p->a[3];
	ta2=p->a[2];
	
	p->a[5]=p->b[1];
	p->a[4]=p->b[2];
	p->a[3]=p->b[3];
	p->a[2]=p->b[4];
	
	p->b[1]=ta5;
	p->b[2]=ta4;
	p->b[3]=ta3;
	p->b[4]=ta2;
}

void R4(CUBE_STATUS *p)
{
	int ta2,ta1,ta4,ta3;
	
	ta1=p->a[1];
	ta4=p->a[4];
	ta3=p->a[3];
	ta2=p->a[2];
	
	p->a[4]=p->b[2];
	p->a[3]=p->b[3];
	p->a[2]=p->b[4];
	p->a[1]=p->b[5];
	
	p->b[2]=ta4;
	p->b[3]=ta3;
	p->b[4]=ta2;
	p->b[5]=ta1;
}



void Rn(CUBE_STATUS *p,int n)
{
	switch(n)
	{
		//case 0: R0(p);break;
		
		case 1: R1(p);break;
		case 2: R2(p);break;
		case 3: R3(p);break;
		case 4: R4(p);break;

		case 5: R90(p);R1(p);break;
		case 6: R90(p);R2(p);break;
		case 7: R90(p);R3(p);break;
		case 8: R90(p);R4(p);break; 

		case 9: R180(p);R1(p);break;
		case 10: R180(p);R2(p);break;
		case 11: R180(p);R3(p);break;
		case 12: R180(p);R4(p);break; 

		case 13: R270(p);R1(p);break;
		case 14: R270(p);R2(p);break;
		case 15: R270(p);R3(p);break;
		case 16: R270(p);R4(p);break;

		default: ;
	}
}

void cpy(CUBE_STATUS *p1, CUBE_STATUS *p0)
{
	for (int i=0;i<8;i++)
	{
		p1->a[i]=p0->a[i];
		p1->b[i]=p0->b[i];
	}
}

void pntcb(CUBE_STATUS *p)
{
	for (int j=0;j<8;j++)
	{
		printf("%d, ",p->a[j]);
	}
	printf("  ");
	for (j=0;j<8;j++)
	{
		printf("%d, ",p->b[j]);
	}
	printf("\n");
}