C++ 实现魔方复原 - Thistlethwaite 算法

#include #include #include using namespace std;

// 定义魔方的颜色 enum Color { RED, BLUE, GREEN, WHITE, YELLOW, ORANGE };

// 定义魔方的转动方式 enum Rotation { CLOCKWISE, COUNTERCLOCKWISE, DOUBLE };

// 定义魔方的状态 struct CubeState { Color up[3][3]; // 上层 Color down[3][3]; // 下层 Color left[3][3]; // 左层 Color right[3][3]; // 右层 Color front[3][3]; // 前层 Color back[3][3]; // 后层 };

// 定义魔方操作 class Cube { public: void rotate(Color face, Rotation rotation) { // 定义一个临时数组，用于存储需要旋转的面的颜色 Color temp[3][3];

    // 根据旋转方式调整魔方状态
    switch (face) {
        case RED:
            // 根据旋转方式调整 red 面的状态

            break;
        case BLUE:
            // 根据旋转方式调整 blue 面的状态

            break;
        case GREEN:
            // 根据旋转方式调整 green 面的状态

            break;
            //补全之后的代码，这段代码是使用Thistlethwaite实现魔方的复原
        case WHITE:
            // 根据旋转方式调整 white 面的状态

            break;
        case YELLOW:
            // 根据旋转方式调整 yellow 面的状态

            break;
        case ORANGE:
            // 根据旋转方式调整 orange 面的状态

            break; // 退出switch语句


        default:
            cout << '无效的面颜色' << endl;
            break;
    }
}

CubeState getState() const {
    // 获取当前魔方状态
    // TODO: 实现获取魔方状态的逻辑
}

private: Color up[3][3] = {{YELLOW, YELLOW, YELLOW}, {YELLOW, YELLOW, YELLOW}, {YELLOW, YELLOW, YELLOW}}; // 上层 Color down[3][3] = {{WHITE, WHITE, WHITE}, {WHITE, WHITE, WHITE}, {WHITE, WHITE, WHITE}}; // 下层 Color left[3][3] = {{ORANGE, ORANGE, ORANGE}, {ORANGE, ORANGE, ORANGE}, {ORANGE, ORANGE, ORANGE}}; // 左层 Color right[3][3] = {{RED, RED, RED}, {RED, RED, RED}, {RED, RED, RED}}; // 右层 Color front[3][3] = {{GREEN, GREEN, GREEN}, {GREEN, GREEN, GREEN}, {GREEN, GREEN, GREEN}}; // 前层 Color back[3][3] = {{BLUE, BLUE, BLUE}, {BLUE, BLUE, BLUE}, {BLUE, BLUE, BLUE}}; // 后层 };

// Thistlethwaite 算法类 class ThistlethwaiteSolver { public: void solve(CubeState state) { // 使用 Thistlethwaite 算法解决魔方 // TODO: 实现 Thistlethwaite 算法的解决逻辑 } };

int main() { // 创建魔方对象 Cube cube;

// 获取初始魔方状态
CubeState initialState = cube.getState();

// 创建 ThistlethwaiteSolver 对象
ThistlethwaiteSolver solver;

// 使用 Thistlethwaite 算法解决魔方
solver.solve(initialState);

return 0;

}

本题为设计题，需要实现魔方的状态和旋转，以及使用 Thistlethwaite 算法解决魔方。

首先，定义魔方的颜色和转动方式，以及魔方的状态。魔方的状态可以使用一个结构体来表示，其中包含上、下、左、右、前、后六个面的颜色数组。

接着，实现魔方的旋转操作。根据魔方的旋转方式，调整相应面的状态即可。具体实现可以使用一个临时数组来存储需要旋转的面的颜色，然后按照旋转方式将颜色复制到目标面中。

最后，实现 Thistlethwaite 算法的解决逻辑。这部分可以单独定义一个 ThistlethwaiteSolver 类来实现。在 solve 方法中，首先将魔方状态转化为整数表示，然后按照 Thistlethwaite 算法的步骤进行求解，最终得到魔方的复原步骤。

完整代码如下：