使用python怎么还原三阶魔方

这期内容当中小编将会给大家带来有关使用python怎么还原三阶魔方，文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述，阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。

Python的数据类型有哪些?

python的数据类型：1. 数字类型，包括int（整型）、long（长整型）和float（浮点型）。2.字符串，分别是str类型和unicode类型。3.布尔型，Python布尔类型也是用于逻辑运算，有两个值：True（真）和False（假）。4.列表，列表是Python中使用最频繁的数据类型，集合中可以放任何数据类型。5. 元组，元组用”()”标识，内部元素用逗号隔开。6. 字典，字典是一种键值对的集合。7. 集合，集合是一个无序的、不重复的数据组合。

# 创建六个面，放在faces列表里，顺序为上（0），下（1），左（2），右（3），前（4），后（5）faces = [np.zeros((3, 3))]for i in range(1, 6):    faces.append(np.ones((3, 3)) + faces[i - 1])

每一个面的 顺时针 和 逆时针 旋转由函数 clockwise() 和 antiClockwise() 实现

t = np.array([[0, 0, 1],              [0, 1, 0],              [1, 0, 0]])# 该面顺时针旋转 90 度def clockwise(face):    face = face.transpose().dot(t)    return face# 该面逆时针旋转 90 度def antiClockwise(face):    face = face.dot(t).transpose()    return face

A.transpose() 方法是实现 A 矩阵的转置

A.dot(B) 方法是实现 A乘以矩阵B

通过计算，上述方法可以实现矩阵顺时针或者逆时针旋转的效果

在这里以左面的顺时针旋转 90°为例，其它旋转方式可以类比

def L(FACES):    FACES[2] = clockwise(FACES[2])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = clockwise(FACES_new[4]), clockwise(FACES_new[1]), antiClockwise(FACES_new[5]), clockwise(FACES_new[0])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    e[0], f[0], g[0], h[0] = d[0], a[0], b[0], c[0]    FACES[4], FACES[1], FACES[5], FACES[0] = antiClockwise(e), antiClockwise(f), clockwise(g), antiClockwise(h)

直接调用函数将左面（第2面）顺时针旋转 90°

FACES[2] = clockwise(FACES[2])

这里采用深度复制，使用 cp.deepcopy() 的方法，避免直接使用等号 ‘=' 导致不同的变量指向同一个值。这时，【e、f、g、h】和【a、b、c、d】代表魔方的

【正面、底面顺时针旋转90°、背面逆时针旋转90°、上面顺时针旋转90°】

a, b, c, d = clockwise(FACES_new[4]), clockwise(FACES_new[1]), antiClockwise(FACES_new[5]), clockwise(FACES_new[0])

旋转的目的是：

在左面旋转的过程中，左面会影响到其它四个面，但对其它四个面的影响是不同的。例如正面、底面和上面被影响的是第一列，而背面被影响的是第三列。我们为了使各面统一起来，方便数值的改变，我们选择将正、底、上面顺时针旋转90°，将背面逆时针旋转90°。这时，我们只需按顺序交换每一面的第一行，最后再逆时针或顺时针转回来即可。

按顺序交换：正面第一行传递到底面第一行

上面第一行传递到正面第一行

背面第一行传递到上面第一行

底面第一行传递到背面第一行

e[0], f[0], g[0], h[0] = d[0], a[0], b[0], c[0]

最后再依次根据上述操作逆旋转回去：

FACES[4], FACES[1], FACES[5], FACES[0] = antiClockwise(e), antiClockwise(f), clockwise(g), antiClockwise(h)

代码

import numpy as npimport copy as cp# 创建六个面，放在faces列表里，顺序为上（0），下（1），左（2），右（3），前（4），后（5）faces = [np.zeros((3, 3))]for i in range(1, 6):    faces.append(np.ones((3, 3)) + faces[i - 1])t = np.array([[0, 0, 1],              [0, 1, 0],              [1, 0, 0]])# 该面顺时针旋转 90 度def clockwise(face):    face = face.transpose().dot(t)    return face# 该面逆时针旋转 90 度def antiClockwise(face):    face = face.dot(t).transpose()    return facedef U(FACES):    FACES[0] = clockwise(FACES[0])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = FACES_new[4], FACES_new[2], FACES_new[5], FACES_new[3]    FACES[4][0], FACES[2][0], FACES[5][0], FACES[3][0] = d[0], a[0], b[0], c[0]def _U(FACES):    FACES[0] = antiClockwise(FACES[0])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = FACES_new[4], FACES_new[2], FACES_new[5], FACES_new[3]    FACES[4][0], FACES[2][0], FACES[5][0], FACES[3][0] = b[0], c[0], d[0], a[0]def U2(FACES):    for i in range(2):        U(FACES)    '''    FACES[0] = clockwise(clockwise(FACES[0]))    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = FACES_new[4], FACES_new[2], FACES_new[5], FACES_new[3]    FACES[4][0], FACES[2][0], FACES[5][0], FACES[3][0] = c[0], d[0], a[0], b[0]    '''def D(FACES):    FACES[1] = clockwise(FACES[1])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = FACES_new[4], FACES_new[2], FACES_new[5], FACES_new[3]    FACES[4][2], FACES[2][2], FACES[5][2], FACES[3][2] = b[2], c[2], d[2], a[2]def _D(FACES):    FACES[1] = antiClockwise(FACES[1])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = FACES_new[4], FACES_new[2], FACES_new[5], FACES_new[3]    FACES[4][2], FACES[2][2], FACES[5][2], FACES[3][2] = d[2], a[2], b[2], c[2]def D2(FACES):    for i in range(2):        D(FACES)    '''    FACES[1] = clockwise(clockwise(FACES[1]))    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = FACES_new[4], FACES_new[2], FACES_new[5], FACES_new[3]    FACES[4][2], FACES[2][2], FACES[5][2], FACES[3][2] = c[2], d[2], a[2], b[2]    '''def L(FACES):    FACES[2] = clockwise(FACES[2])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = clockwise(FACES_new[4]), clockwise(FACES_new[1]), antiClockwise(FACES_new[5]), clockwise(FACES_new[0])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    e[0], f[0], g[0], h[0] = d[0], a[0], b[0], c[0]    FACES[4], FACES[1], FACES[5], FACES[0] = antiClockwise(e), antiClockwise(f), clockwise(g), antiClockwise(h)def _L(FACES):    FACES[2] = antiClockwise(FACES[2])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = clockwise(FACES_new[4]), clockwise(FACES_new[1]), antiClockwise(FACES_new[5]), clockwise(FACES_new[0])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    e[0], f[0], g[0], h[0] = b[0], c[0], d[0], a[0]    FACES[4], FACES[1], FACES[5], FACES[0] = antiClockwise(e), antiClockwise(f), clockwise(g), antiClockwise(h)def L2(FACES):    for i in range(2):        L(FACES)# 上（0），下（1），左（2），右（3），前（4），后（5）def R(FACES):    FACES[3] = clockwise(FACES[3])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = antiClockwise(FACES_new[4]), antiClockwise(FACES_new[1]), clockwise(FACES_new[5]), antiClockwise(        FACES_new[0])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    g[0], f[0], e[0], h[0] = d[0], c[0], b[0], a[0]    FACES[4], FACES[1], FACES[5], FACES[0] = clockwise(e), clockwise(f), antiClockwise(g), clockwise(h)def _R(FACES):    FACES[3] = antiClockwise(FACES[3])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = antiClockwise(FACES_new[4]), antiClockwise(FACES_new[1]), clockwise(FACES_new[5]), antiClockwise(        FACES_new[0])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    f[0], g[0], h[0], e[0] = a[0], b[0], c[0], d[0]    FACES[4], FACES[1], FACES[5], FACES[0] = clockwise(e), clockwise(f), antiClockwise(g), clockwise(h)def R2(FACES):    for i in range(2):        R(FACES)def F(FACES):    FACES[4] = clockwise(FACES[4])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = clockwise(clockwise(FACES_new[0])), FACES_new[1], antiClockwise(FACES_new[2]), clockwise(FACES_new[3])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    e[0], g[0], f[0], h[0] = c[0], b[0], d[0], a[0]    FACES[0], FACES[1], FACES[2], FACES[3] = clockwise(clockwise(e)), f, clockwise(g), antiClockwise(h)def _F(FACES):    FACES[4] = antiClockwise(FACES[4])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = clockwise(clockwise(FACES_new[0])), FACES_new[1], antiClockwise(FACES_new[2]), clockwise(FACES_new[3])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    g[0], f[0], h[0], e[0] = a[0], c[0], b[0], d[0]    FACES[0], FACES[1], FACES[2], FACES[3] = clockwise(clockwise(e)), f, clockwise(g), antiClockwise(h)def F2(FACES):    for _ in range(2):        F(FACES)# 上（0），下（1），左（2），右（3），前（4），后（5）def B(FACES):    FACES[5] = clockwise(FACES[5])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = FACES_new[0], clockwise(clockwise(FACES_new[1])), clockwise(FACES_new[2]), antiClockwise(FACES_new[3])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    g[0], f[0], h[0], e[0] = a[0], c[0], b[0], d[0]    FACES[0], FACES[1], FACES[2], FACES[3] = e, clockwise(clockwise(f)), antiClockwise(g), clockwise(h)def _B(FACES):    FACES[5] = antiClockwise(FACES[5])    FACES_new = cp.deepcopy(FACES)    a, b, c, d = FACES_new[0], clockwise(clockwise(FACES_new[1])), clockwise(FACES_new[2]), antiClockwise(FACES_new[3])    e, f, g, h = cp.deepcopy(a), cp.deepcopy(b), cp.deepcopy(c), cp.deepcopy(d)    e[0], g[0], f[0], h[0] = c[0], b[0], d[0], a[0]    FACES[0], FACES[1], FACES[2], FACES[3] = e, clockwise(clockwise(f)), antiClockwise(g), clockwise(h)def B2(FACES):    for i in range(2):        B(FACES)'''                          |************|                          |*U1**U2**U3*|                          |************|                          |*U4**U5**U6*|                          |************|                          |*U7**U8**U9*|                          |************|              ************|************|************|************|              *L1**L2**L3*|*F1**F2**F3*|*R1**R2**R3*|*B1**B2**B3*|              ************|************|************|************|              *L4**L5**L6*|*F4**F5**F6*|*R4**R5**R6*|*B4**B5**B6*|              ************|************|************|************|              *L7**L8**L9*|*F7**F8**F9*|*R7**R8**R9*|*B7**B8**B9*|              ************|************|************|************|                          |************|                          |*D1**D2**D3*|                          |************|                          |*D4**D5**D6*|                          |************|                          |*D7**D8**D9*|                          |************|'''def toString(FACES):    print()    for i in range(3):        print("     ", int(FACES[0][i][0]), int(FACES[0][i][1]), int(FACES[0][i][2]))    for i in range(3):        print(int(FACES[2][i][0]), int(FACES[2][i][1]), int(FACES[2][i][2]), end=" ")        print(int(FACES[4][i][0]), int(FACES[4][i][1]), int(FACES[4][i][2]), end=" ")        print(int(FACES[3][i][0]), int(FACES[3][i][1]), int(FACES[3][i][2]), end=" ")        print(int(FACES[5][i][0]), int(FACES[5][i][1]), int(FACES[5][i][2]))    for i in range(3):        print("     ", int(FACES[1][i][0]), int(FACES[1][i][1]), int(FACES[1][i][2]))    print()def moves(FACES, lst):    for x in lst:        if x == 'U':            U(faces)        elif x == 'u':            _U(faces)        elif x == 'D':            D(faces)        elif x == 'd':            _D(faces)        elif x == 'L':            L(faces)        elif x == 'l':            _L(faces)        elif x == 'R':            R(faces)        elif x == 'r':            _R(faces)        elif x == 'F':            F(faces)        elif x == 'f':            _F(faces)        elif x == 'B':            B(faces)        elif x == 'b':            _B(faces)lst = input("请输入步骤:")moves(faces, lst)print("执行后的魔方为")toString(faces)reverse = ''.join(map(chr, map(lambda x: ord(x) ^ 32, lst)))[::-1]moves(faces, reverse)print("魔方恢复步骤：", reverse)toString(faces)

示例

请输入步骤:UBLDFRULFDRULBGBVFDRLLBFLLDSSDBVDJFRUDLRFBDLFBbdj执行后的魔方为      2 5 3      5 0 2      5 0 55 2 3 1 2 1 2 4 0 4 0 01 2 3 1 4 5 1 3 1 4 5 22 5 2 4 4 3 1 0 5 3 4 4      1 0 4      3 1 3      0 3 0魔方恢复步骤： JDBbfldbfrldurfjdvbdssdllfbllrdfvbgblurdflurfdlbu      0 0 0      0 0 0      0 0 02 2 2 4 4 4 3 3 3 5 5 52 2 2 4 4 4 3 3 3 5 5 52 2 2 4 4 4 3 3 3 5 5 5      1 1 1      1 1 1      1 1 1Process finished with exit code 0

上述就是小编为大家分享的使用python怎么还原三阶魔方了，如果刚好有类似的疑惑，不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识，欢迎关注编程网Python频道。