为了魔方

为了写出一个Python版的二阶段算法求解魔方。

今天开始学cpp(蜜汁需求得到的蜜汁结果)。

就酱紫。

随时更新。

使用魔方中心块的相对位置来表示魔方块。例如一个已复原的魔方的表示为:UF UR UB UL DF DR DB DL FR FL BR BL UFR URB UBL ULF DRF DFL DLB DBR

解魔方算法的Cpp表达

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#include <string>
using namespace std ;
char
*faces="RLFBUD",
*order="AECGBFDHIJKLMSNTROQP",
*bithash="TdXhQaRbEFIJUZfijeYV",
*perm="AIBJTMROCLDKSNQPEKFIMSPRGJHLNTOQAGCEMTNSBFDHORPQ",
pos[20],ori[20],val[20],
TEMP,
*tables[8];
int movecube[20],moveamount[20],
phase=0,
tablesize[]={1,4096, 6561,4096, 256,1536, 13824,576};
#define SWAP(a,b) TEMP=a;a=b;b=TEMP;
#define CHAROFFSET 65
static string answer = "";
void (char*p,char*a)
{
SWAP(p[*a-CHAROFFSET],p[a[1]-CHAROFFSET]);
SWAP(p[*a-CHAROFFSET],p[a[2]-CHAROFFSET]);
SWAP(p[*a-CHAROFFSET],p[a[3]-CHAROFFSET]);
}
void twist(int i,int a)
{
i-=CHAROFFSET;
ori[i]=(ori[i]+a+1)%val[i];
}
void reset()
{
for( int i=0; i<20; pos[i]=i, ori[i++]=0);
}
int permtonum(char* p)
{
int n=0;
for ( int a=0; a<4; a++)
{
n*=4-a;
for( int b=a; ++b<4; )
if (p<p[a]) n++;
}
return n;
}
void numtoperm(char* p,int n,int o)
{
p+=o;
p[3]=o;
for (int a=3; a--;)
{
p[a] = n%(4-a) +o;
n/=4-a;
for (int b=a; ++b<4; )
if ( p >= p[a]) p++;
}
}
int getposition(int t)
{
int i=-1,n=0;
switch(t)
{
case 1:
for(;++i<12;) n+= ori[i]<<i;
break;
case 2:
for(i=20;--i>11;) n=n*3+ori[i];
break;
case 3:
for(;++i<12;) n+= (pos[i]&8)?(1<<i):0;
break;
case 4:
for(;++i<8;) n+= (pos[i]&4)?(1<<i):0;
break;
case 5:
int corn[8],j,k,l,corn2[4];
k=j=0;
for(;++i<8;)
if((l=pos[i+12]-12)&4)
{
corn[l]=k++;
n+=1<<i;
}else corn[j++]=l;
for(i=0;i<4;i++) corn2[i]=corn[4+corn[i]];
for(;--i;) corn2[i]^=corn2[0];
n=n*6+corn2[1]*2-2;
if(corn2[3]<corn2[2])n++;
break;
case 6:
n=permtonum(pos)*576+permtonum(pos+4)*24+permtonum(pos+12);
break;
case 7:
n=permtonum(pos+8)*24+permtonum(pos+16);
break;
}
return n;
}
void setposition(int t, int n)
{
int i=0,j=12,k=0;
char *corn="QRSTQRTSQSRTQTRSQSTRQTSR";
reset();
switch(t){
case 1:
for(;i<12;i++,n>>=1) ori[i]=n&1;
break;
case 2:
for(i=12;i<20;i++,n/=3) ori[i]=n%3;
break;
case 3:
for(;i<12;i++,n>>=1) pos[i]= 8*n&8;
break;
case 4:
for(;i<8;i++,n>>=1) pos[i]= 4*n&4;
break;
case 5:
corn+=n%6*4;
n/=6;
for(;i<8;i++,n>>=1)
pos[i+12]= n&1 ? corn[k++]-CHAROFFSET : j++;
break;
case 6:
numtoperm(pos,n%24,12);n/=24;
numtoperm(pos,n%24,4); n/=24;
numtoperm(pos,n ,0);
break;
case 7:
numtoperm(pos,n/24,8);
numtoperm(pos,n%24,16);
break;
}
}
void domove(int m)
{
char *p=perm+8*m, i=8;
cycle(pos,p);
cycle(ori,p);
cycle(pos,p+4);
cycle(ori,p+4);
if(m<4)
for(;--i>3;) twist(p[i],i&1);
if(m<2)
for(i=4;i--;) twist(p[i],0);
}
void filltable(int ti)
{
int n=1,l=1, tl=tablesize[ti];
char* tb = tables[ti]=new char[tl];
memset( tb, 0, tl);
reset();
tb[getposition(ti)]=1;
while(n)
{
n=0;
for(int i=0;i<tl;i++){
if( tb[i]==l )
{
setposition(ti,i);
for( int f=0; f<6; f++)
{
for( int q=1;q<4;q++)
{
domove(f);
int r=getposition(ti);
if( ( q==2 || f>=(ti&6) ) && !tb[r])
{
tb[r]=l+1;
n++;
}
}
domove(f);
}
}
}
l++;
}
}
bool searchphase(int movesleft, int movesdone,int lastmove)
{
if( tables[phase ][getposition(phase )]-1 > movesleft ||
tables[phase+1][getposition(phase+1)]-1 > movesleft ) return false;
if(!movesleft) return true;
for( int i=6;i--;){
if( i-lastmove && (i-lastmove+1 || i|1 ) )
{
movecube[movesdone]=i;
for(int j=0;++j<4;){
domove(i);
moveamount[movesdone]=j;
if( (j==2 || i>=phase ) &&
searchphase(movesleft-1,movesdone+1,i) ) return true;
}
domove(i);
}
}
return false;
}
int check()
{
for(int i=0;i<answer.length()-2;i+=2)
{
if(answer[i] == answer[i+2])
{
answer[i+1]=(answer[i+1]+answer[i+3])%4+'0';
answer.erase(i+2,2);
}
}
return 1;
}
int solveCube(string state[])
{
int f,i=0,j=0,k=0,pc,mor;
for(; k<20; k++) val[k]=k<12?2:3;
for(; j<8; j++) filltable(j);
for(; i<20; i++)
{
f=pc=k=mor=0;
for(;f<val[i];f++)
{
j=strchr(faces,state[i][f])-faces;
if(j>k) {k=j;mor=f;}
pc+= 1<<j;
}
for(f=0; f<20; f++)
if( pc==bithash[f]-64 ) break;
pos[order[i]-CHAROFFSET]=f;
ori[order[i]-CHAROFFSET]=mor%val[i];
}
for( ; phase<8; phase+=2)
{
for( j=0; !searchphase(j,0,9); j++);
for( i=0; i<j; i++)
{
answer += "FBRLUD"[movecube[i]];
answer += (moveamount[i] + '0');
}
}
cout<<endl<<"answer:"<<answer<<endl;
check();
cout<<"checking......nanswer:"<<answer<<endl;
return 1;
cout<<"send command"<<endl;
}