CubeLibrary (CL)

CubeLibrary 是一个现代魔方桌面工作站：交互式展开图、双引擎求解、残缺状态推导、 专业测速、高级公式解析，基于 Python + Cython 与 ttkbootstrap 2.x 全新实现。

搜索核心由 Cython 编译，效率可与经典 Delphi 原生实现（如 Cube Explorer）打平； 整套剪枝表仅约 3.6MB，是经典实现（数百 MB）的数百分之一。 算法思想受 Herbert Kociemba 两阶段理论启发，从零实现；计时器模块的设计参考了 csTimer。

核心能力

• 交互式展开图：经典等距视角，基础填色 + 自动推导面色（Ctrl 忽略整块 / Shift 忽略朝向）
• 双引擎求解：
  • 两阶段极速模式：快解先行、逐步优化，25 步打乱毫秒级出解
  • 最少步最优模式：迭代加深保证绝对最短，支持无穷搜索
• 残缺状态推导：输入带 ?（未知）或小写（颜色已知、朝向忽略）的状态，自动枚举所有物理合法补全并求解；支持转体/中层转动状态（x/y/z/M/E/S）
• 专业测速：WCA 计时器、+2/DNF、Ao5/Ao12、历史记录与动态回看、一键同步到编辑器
• 高级公式解析：交换子 [R, U]、共轭 F: [R, U]、循环 (R U)3、整体逆运算
• 状态导入/导出：54 字符状态字符串导入（可指定顶面/正面朝向）+ 导出；导入自动合法性检查
• 多语言与主题：简体中文 / 繁體中文 / English / Polski 热切换；15 个主题家族 × 明暗

引擎设计

• 坐标系统：twist / flip / slice / corner / edge 分解，相位内剪枝表
• 剪枝表：twist×slice、flip×slice、twist×flip 三张 2D 表 + 残差缓存，整套约 3.6MB
• 快解模式：phase-1 到达 G1 即在小窗口内尝试 phase-2（首解秒级），窗口失败自动扩大兜底
• 搜索规范：同面连续、相对面镜像、交替三次（X-Y-X）冗余消除
• 线程安全：每次求解独立状态，Cython 搜索释放 GIL，残缺补全可多核并行
• 残缺补全：角块 DFS（朝向和）+ 棱块 DFS（朝向和）+ 角棱奇偶匹配，Cython 迭代实现——约束枚举而非爆搜，配合估算门控防组合爆炸（生成速度数百倍于 Python 版）

运行

pip install -r requirements.txt
python CubeLibrary.py

• Python ≥ 3.10（推荐 3.13）
• 依赖：numpy、ttkbootstrap~=2.1
• 引擎为 Cython 扩展：python setup.py build_ext --inplace

构建（Nuitka）

注：cl_tables_cache.npz 为运行时剪枝表（不入库），首次运行 python CubeLibrary.py 时由 init_engine() 自动生成；打包前请先从本地生成该文件。

python -m nuitka --standalone --enable-plugin=tk-inter --windows-console-mode=disable \
    --windows-icon-from-ico=icon.ico \
    --include-data-files=cl_tables_cache.npz=cl_tables_cache.npz \
    --include-data-files=icon.ico=icon.ico --include-data-files=icon.png=icon.png \
    --include-module=cl_search CubeLibrary.py

许可与致谢

GPL-3.0。

• Herbert Kociemba：两阶段算法理论及其经典实现 Cube Explorer——算法思想来源
• csTimer：计时器模块的设计参考