crtdrops
TALLER · CUBO DE 3 × 3

Del estado a la solución

Dime cómo está tu cubo. Te digo si tiene solución y cuál.

Captura tu cubo de 3 × 3 cara por cara. El sistema revisa si ese cubo puede existir: que cada pieza sea real y que cumpla las tres leyes que cumple todo cubo armado de fábrica. Si puede, propone dos soluciones: una corta, de unos 20 movimientos, y una por etapas, como lo resuelve una persona, que se puede seguir y aprender. Corre en tu navegador y no envía nada.

1. TU CUBO

Sostén el cubo con un centro arriba y otro al frente, y no lo cambies. Las cuatro caras de los lados se capturan de frente, con la de arriba hacia arriba. La de arriba, vista desde arriba con el frente hacia ti; la de abajo, vista desde abajo con el frente hacia arriba. Elige un color y toca las casillas; también los centros, si tu cubo tiene otros colores donde aparecen aquí.

Cómo se escriben los movimientos

Cada letra es una cara: U arriba, D abajo, R derecha, L izquierda, F frente, B atrás. La letra sola es un cuarto de vuelta en el sentido del reloj, mirando esa cara de frente; con apóstrofo (R'), en contra; con un 2 (R2), media vuelta. Para B, L y D, «de frente» quiere decir desde atrás, desde la izquierda y desde abajo: B es antihorario visto desde el frente del cubo.

Cómo analiza

Un cubo de 3 × 3 tiene 26 piezas a la vista: 6 centros, que no se mueven entre sí; 8 esquinas, con tres colores, y 12 aristas, con dos. Primero cuenta los colores y revisa los centros. Luego lee cada esquina y cada arista y busca qué pieza es; una combinación de colores que no existe (dos colores opuestos, o una esquina con sus colores en el orden de su espejo) casi siempre es una casilla mal capturada, y dice dónde.

Si todas las piezas existen y no se repiten, quedan tres leyes que ningún giro rompe. Cada esquina puede estar girada un tercio de vuelta a un lado o al otro, pero la suma de los giros de las ocho siempre es múltiplo de tres. Las aristas volteadas siempre son un número par. Y cada giro de una cara mueve las esquinas y las aristas con la misma paridad (un ciclo de cuatro de cada una), así que nunca quedan sólo dos piezas intercambiadas. Si una de las tres no se cumple, ese cubo no se arma con giros: alguien lo desarmó y lo armó distinto, o se capturó mal una casilla. Juntas, las tres leyes dejan fuera once de cada doce acomodos de las piezas.

Cómo resuelve

La solución corta usa el algoritmo de dos fases. La primera fase lleva el cubo a un estado especial: todas las esquinas y aristas bien orientadas y las cuatro aristas de en medio en su franja. Desde ahí se puede terminar usando sólo giros de arriba y de abajo y medias vueltas de los lados, y eso hace la segunda fase. Cada fase busca a lo hondo, descartando ramas con tablas que dicen cuántos movimientos faltan como mínimo; las tablas tienen alrededor de cuatro millones de casillas y se arman en tu navegador la primera vez (en una computadora, en menos de un segundo).

La solución por etapas es la de una persona: la cruz de abajo, las esquinas de abajo, la segunda capa, la cruz de arriba, las esquinas de arriba con su color hacia arriba, esas esquinas en su lugar y, al final, las aristas de arriba. Salvo la cruz, cada etapa usa uno o dos algoritmos con nombre y los giros de arriba; el sistema busca la combinación más corta de ellos para tu cubo y te dice desde qué cara hacerlo. Es más larga, unos 130 movimientos en promedio (entre 70 y 170), pero cada paso tiene una razón que se puede aprender.

Lo que no hace

El código de esta herramienta, con sus pruebas, en GitHub