上文Python练手项目：玩转魔方提到计算机自动还原魔方，本文先介绍计算机自动还原魔方顶部十字，以此类推，可完全还原魔方。
假设顶部中心块为蓝色，还原顶部十字，是将4个蓝色棱块还原到顶部，构成蓝色十字，并且蓝色棱块对面颜色与所在面的中心块色一致。如下图所示：
当我们面对一个杂乱无章的魔方时，我们的心也是凌乱的。
计算机程序是一个IPO，也就是将输入（I）的数据或状态，经过处理（P），转换为输出（O）的数据或状态。我们现在知道了I和O，现在要寻找P，把I变成O。
魔方有6个面，6种颜色，12条边，12个棱块，12个棱块在12条边上可产生几个亿的组合，从其中找出一种（顶部蓝色十字），可以想象其难度。
计算机专业人士善于将复杂问题简化：
1）将蓝色中心块那一面固定向上，魔方只能以蓝色中心轴整体转动，一次转动90度，类似走马灯；
2）只考虑Right面上的棱块，因为通过魔方的整体转动，其他面可以变成Right面；
3）只考虑right面上的upper、left(front)和down边，因为right边其实是其他面的left边；
4）只考虑4个蓝色棱块
这样简化下来，蓝色棱块在R面3条边的组合状态还有将近400种，比如：
还是太复杂，因为程序要对每一个状态编写相应的代码，能不能再简化？
再观察一下，我们其实关注的是蓝色棱块对面色与right面中心色是不是一致，这样简化下来，就只有3*4=12种状态了。例如：
对每种状态，都有4个转动方向，比如：
这样下来又将形成48种不同的处理操作，还是复杂了，再简化。对于R面的upper和front边的操作的第一步都只能是R‘，对于R面的down边的操作的第一步只能是R‘或D‘.....。最终可以把状态压缩到9钟。
接着就可以为这九种状态设计对应的旋转操作了，比如：
这样旋转操作的目的是：将R面front边上的蓝色棱块转移到R面down边，并且保持魔方的upper面不变，蓝色棱块在down边可以进行D‘旋转，去寻找匹配的中心色，此过程不影响魔方的上两层。
所以总的旋转操作设计原则是：
1）将R面的upper边上不满足条件的蓝色棱块和front边上蓝色棱块旋转到down边；
2）将R面的down边上不满足条件的蓝色棱块D'旋转到front面的down边，去尝试匹配front面
3）将R面的down边上满足条件的蓝色棱块旋转到upper边
4）如果R面的upper、front、down边上没有蓝色棱块，则整体逆时针旋转魔方（right），使得之前的front面变成R面
5）如果R面的upper、front、down边上有1个以上蓝色棱块，则只进行一次操作，然后整体逆时针（right）旋转魔方，使得之前的front面变成R面，
6）设定状态优先级，down>front>upper，可以使蓝色棱块尽快找到匹配的中心色
现在可以编程序了。
方案一
1）数据结构设计
设计一个列表结构表示蓝色棱块，
2）算法
这是一个标准的多分支或switch语句，与上图对应的代码代码（下图第一个if语句）可以这样写：
if blue_edge[1]=='front':Rp()Dp()R()D()right()if blue_edge[1]=='down' and blue_edge[2]=='blue' and blue_edge[0]!=blue_edge[3]:Dp()right()
这样写代码，逻辑过于复杂，模块中有多大9条if语句，且if语句的判断条件复杂，难以调试和维护，所以还需要进一步简化。
方案二
1）数据结构
用字典建立状态转移表，字典的key就是蓝色棱块状态，状态对应的操作序列则为key对应的value。由于Python字典的key不能是列表，所以，需要将上面方案中的数据结构改为字符串结构，存储蓝色棱块状态。
所建立的字典如下：
cross_dict = {'down11': ['Rp', 'Rp', 'right'],'down10': ['Dp', 'right'],'down01': ['Rp', 'Rp', 'right'],'down00': ['Dp', 'right'],'front': ['Rp', 'Dp', 'R', 'D', 'right'],'upper00': ['Rp', 'Rp', 'right'],'upper10': ['Rp', 'Rp', 'right'],'upper01': ['right'],'upper11': ['Rp', 'U', 'Fp', 'Up', 'right']}
2）算法
有了字典结构，就不用写if语句了，简单多了，代码如下
def 第一步顶部十字():while not 出现顶部十字():blue_list=寻找蓝色棱块()if len(blue_list)==0: #如果当前R面没有蓝色棱块right()continueblue_edge=blue_list[0] #按优先级只取一个蓝色棱块操作command_list = cross_dict[blue_edge] #查字典，获得蓝色棱块对应的操作for command in command_list: #依次执行操作列表eval(command)()
运行结果：
1）打乱魔方
2 点击“顶部十字”按钮，瞬间得到顶部蓝色十字
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