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四面体魔方的放置方法

一阶四面体魔方只有一块,它有4*3=12种放置方法。其中4表示4个面选择哪个面当做底面,3表示剩下的三个面选择哪个面当做正面。
将12种状态看做结点,每个结点有四种操作方法,绕着四个角转动:下、左、右、后。
这就形成了一个图,图中每个结点都有四条边,且每个顶点都是等价的。
这个图其实就是一个正八面体,也可以看做是正六面体的对偶图。

四面体魔方的状态总数

二阶四面体魔方有3*3*3*3种状态,顶块固定,三个角有各三种状态,最下面一层有三种状态。
或者可以认为中间块固定,只有四个角可以动,每个角各有三种状态。

三阶四面体魔方有75582720种状态,但是也有人说是933120种,正好是我给出的答案的81分之一。原因是933120忽略了四个小角的状态。

933120的计算方法:

Centers: 3^4
Edge permutation: 6!/2
Edge orientation: 2^5
3^4*6!*2^4=933120

给定置换集合,求置换群的大小。这个问题除了广搜深搜之外是否存在便捷的方法。

四面体魔方的本质

四面体魔方的4个角可以去掉,这样它就变成了一个异形魔方。
从四面体魔方的计数上也能够看出来。

四面体魔方的操作方法

顶部固定,转动四个角及层数+转动底部及层数,总共有4*(阶数-1)中操作方法。
正方体旋转和四面体旋转都是旋转面,并且面使用左手准则,大拇指指向体心到面心。
左面、正面、右面、下面,分别为0/1/2/3。

如果认为三阶四面体魔方的状态总数是933120,则只需要忽略转一层的情况。

四面体魔方的表示方法