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Les algorithmes du Rubiks cube

Un Rubiks cube est cube de dimensions \(3 \times 3\), avec toujours un répère, le plus souvent sur la face blanche.

le Rubiks cube de face
le Rubiks cube de dos

Ce repère va indiquer quelle est la face à faire en premier.


Le principe du Rubiks cube va être de remplir progressivement le cube comme lorsqu'on remplit un récipient; avec comme étapes dans l'ordre :

Il existe de nombreuses façons différentes de remplir le cube, nous allons exposer ici la manière la plus simple et la plus didactique, et donc pas nécessairement la plus rapide ni la plus astucieuse.

Les mouvements utilisés dans les algorithmes

Tout d'abord, un préambule concernant les différents mouvements que l'on va employer dans les algorithmes qui vont nous servir à remplir le cube.

Avant d'utiliser ces différents mouvements, il faut s'assurer que le cube est bien orienté dans le sens que l'on souhaite (face blanche vers le haut, face blanche vers le bas...etc.)


Un mouvement \(M\) par défaut est celui qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre.

Pour le mouvement dans le sens contraire, on le notera \(M'\).

Exemple :

Lever à droite : \(R\)
Descendre à gauche : \(L\)
Pivoter le haut : \(U\)
Pivoter le bas: \(D\)
Pivoter la face : \(F\)

Important :

Par défault, nous commencerons toujours par le cas où le coin que l'on cherche à bouger se situe sur la droite. Par la suite, on pourra effectuer ce même mouvement à gauche en mirroir.

Les étapes pour remplir le Rubiks cube

Première étape : La croix blanche

Le remplissage de la croix blanche consiste à obtenir la croix, mais en plus d'avoir les couleurs remplies dans la continuité de la croix.

la croix blanche (face 1)
la croix blanche (face 2)

Il n'y pas d'algorithme particulier pour cette étape.

Deuxième étape : La face blanche + la première couronne

Pour cette étape, il va s'agir de remplir les coins de la face blanche. Pour cela, on va positionner les différents cubes respectifs aux bons endroits, et bien orientés.

Pour cette étape, nous allons prendre la face blanche au-desssus.


Dans chaque cas, il faut que les deux autres couleurs que le blanc correspondent avec les repères du milieu (dans l'exemple orange et verte).

  1. Le coin blanc en face
  2. Si le coin blanc que l'on veut faire monter est en face :

    remplir les coins de la face blanche (cas 1)

    Si le coin blanc est en face, on peut effectuer le sexy move une fois :

    $$ D' \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} D \hspace{0.7em} R \qquad (sexy \ move) $$
  3. La face blanche du coin est en dessous
  4. Si la face blanche du coin est en-dessous, avec les deux couleurs correspondantes mais pas à la bonne place :

    remplir les coins de la face blanche (cas 2)

    On peut effectuer le sexy move trois fois de suite.

  5. La face blanche du coin est à droite
  6. Si la face blanche du coin est à droite, avec les deux couleurs correspondantes à la bonne place :

    remplir les coins de la face blanche (cas 3)

    On peut effectuer le sexy move cinq fois de suite.


Résultat :

À l'issue de cette étape, la face blanche et la première couronne se sont remplies en même temps !

remplir la face blanche + la première couronne (résultat face 1)
remplir la face blanche + la première couronne (résultat face 2)

Troisième étape : La deuxième couronne

Pour cette étape, nous allons garder la face blanche au-desssus.

Nous allons d'abord positionner un coin adjacent à sa couleur (ici l'orange), et dont le côté adjacent du bas doit aller vers la droite (ici le vert).

remplir les coins de la face blanche (cas 1)

On peut alors faire l'algorithme du belge :

$$ \underbrace{ D' \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} D \hspace{0.7em} R } _\text{ \(sexy \ move \)} \hspace{0.7em} D \hspace{0.7em} F \hspace{0.7em} D' \hspace{0.5em} F' \qquad (le \ belge) $$

Résultat :

À l'issue de cette étape, la deuxième couronne est remplie !

remplir la deuxième couronne (résultat face 1)
remplir la deuxième couronne (résultat face 2)

Quatrième étape : La croix jaune + la troisième couronne

Pour cette étape, nous allons prendre la face jaune au-desssus.


Différents cas vont se présenter selon le motif que l'on sur le moment.

  1. La croix jaune pas encore formée
  2. Si la croix jaune n'apparaît pas encore à cette étape, il est possible de l'obtenir selon ces différents cas :

    1. La barre horizontale
    2. Si une barre horizontale apparaît :

      la forme de barre à placer à l'horizontale

      On peut effectuer un sexy move entouré par deux mouvements de face :

      $$ F \hspace{0.7em} R \hspace{0.7em} U \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} U' \hspace{0.5em} F' $$
    3. La virgule
    4. Si une virgule apparaît ( éventuellemet entre autres coins jaunes) :

      la forme de virgule à placer en haut à gauche

      On positionne la virgule en haut à gauche et on effectue cet algorithme :

      $$ R' \hspace{0.5em} U' \hspace{0.5em} F' \hspace{0.5em} U \hspace{0.7em} F \hspace{0.7em} R $$
    5. Pas de motif du tout
    6. Si aucun des motifs précédents n'apparaît, on peut effectuer cet algorithme (le même que celui pour la virgule) suivant depuis n'importe quelle position pour faire apparaître la virgule :

      $$ R' \hspace{0.5em} U' \hspace{0.5em} F' \hspace{0.5em} U \hspace{0.7em} F \hspace{0.7em} R $$

      Résultat :

      À l'issue de cette étape, on obtient la croix (avec probablement les branches mal positionnées).

      la croix jaune avec les branches mal positionnées (face 1)
      la croix jaune avec les branches mal positionnées (face 2)
  3. La croix avec les branches de la croix mal positionnées
    1. Sans avoir deux branches voisines bien positionnées
    2. Si l'on ne peut obtenir qu'au mieux une branche de la croix bien positionnée par rapport à sa voisine :

      la croix jaune avec les branches mal positionnées (face 1)
      la croix jaune avec les branches mal positionnées (face 2)

      On positionne au moins un coin bien placé (et bien orienté) face à nous et on effectue l'algorithme de la chaise suivant pour faire bouger les autres dans le sens des aiguilles d'une montre :

      $$ R \hspace{0.7em} (U)^2 \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} U' \hspace{0.5em} R \hspace{0.7em} U' \hspace{0.5em} R' \qquad (la \ chaise) $$
    3. En ayant deux branches adjacentes bien positionnées
    4. Dès lors qu'on a deux branches voisines, et deux autres à intervertir :

      la croix jaune avec deux coins adjacents bien positionnés (face 1)
      la croix jaune avec deux autres coins adjacents à intervertir (face 2)

      On positionne le premier mauvais en face et le second à droite et on fait le même algorithme qu'au-dessus :

      $$ R \hspace{0.7em} (U)^2 \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} U' \hspace{0.5em} R \hspace{0.7em} U' \hspace{0.5em} R' \hspace{0.7em} U' \qquad (la \ chaise^*) $$

      Résultat :

      À l'issue de cette étape, on obtient la croix jaune avec les branches toutes bien positionnées !

      la croix jaune avec les branches toutes bien positionnées (face 1)
      la croix jaune avec les branches toutes bien positionnées (face 2)

Cinquième et dernière étape : La face jaune

Arrivé à cette étape, il reste encore à positionner tous les coins de la face jaune au bon endroit, et bien orientés...

  1. Placement des coins
    1. Aucun coin n'est bien positionné
    2. Si aucun coin n'est déjà bien positionné, comme par exemple cette configuration :

      la croix jaune avec les coins tous mal positionnés (face 1)
      la croix jaune avec les coins tous mal positionnés (face 2)

      (avec le même principe pour les deux autres vues)

      On effectue l'algorithme des amis depuis n'importe où jusqu'à obtenir au moins un coin bien positionné :

      $$ L' \hspace{0.5em} U \hspace{0.5em} R \hspace{0.7em} U' \hspace{0.5em} L \hspace{0.7em} U \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} U' \qquad (les \ amis) $$
    3. Au moins un coin est bien positionné
    4. Une fois obtenu au moins un coin bien positionné, c'est-à-dire avec les deux couleurs correspondantes aux deux repères de même couleur (ici orange et vert) :

      exemple de coin bien positionné pour effectuer l'algorithme des amis

      On positionne ce bon coin en haut et à droite (vue de face) et on effectue l'algorithme des amis (en partant du sens opposé) :

      $$ L' \hspace{0.5em} U \hspace{0.5em} R \hspace{0.7em} U' \hspace{0.5em} L \hspace{0.7em} U \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} U' \qquad (les \ amis) $$

    Résultat :

    À l'issue de cette étape, on obtient la croix avec les coins bien positionnés (mais probablement mal orientés).

    la croix jaune avec les coins bien positionnées (face 1)
    la croix jaune avec les coins bien positionnées (face 2)

    (avec le même principe pour les deux autres vues)

    Une fois que tous les coins sont bien à leur place, il reste à bien les orienter.

  2. Orientation des coins
    1. Aucun des coins bien orienté
    2. Si aucun des coins n'est bien orienté :

      la croix jaune avec les coins tous mal positionnés (face 1)
      la croix jaune avec les coins tous mal positionnés (face 2)

      (avec le même principe pour les deux autres vues)

      Dans ce cas, on fait l'algorithme de la chaise (le même que plus haut) depuis n'importe quelle position mais dans un sens, puis dans l'autre.

      $$ \Biggl \{ \begin{gather*} R \hspace{0.7em} (U)^2 \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} U' \hspace{0.5em} R \hspace{0.7em} U' \hspace{0.5em} R' \\ L' \hspace{0.5em} (U')^2 \hspace{0.7em} L \hspace{0.7em} U \hspace{0.7em} L' \hspace{0.5em} U \hspace{0.7em} L \end{gather*} $$
      $$ (la \ chaise \ rebondissante)$$
    3. Un coin bien orienté
    4. Si au moins un des coins est bien orienté :

      exemple de coin bien positionné, et bien orienté

      On effectue le même algorithme que précédemment, en partant du côté opposé au coin bien orienté.

      $$ \Biggl \{ \begin{gather*} R \hspace{0.7em} (U)^2 \hspace{0.5em} R' \hspace{0.5em} U' \hspace{0.5em} R \hspace{0.7em} U' \hspace{0.5em} R' \\ L' \hspace{0.5em} (U')^2 \hspace{0.7em} L \hspace{0.7em} U \hspace{0.7em} L' \hspace{0.5em} U \hspace{0.7em} L \end{gather*} $$
      $$ (la \ chaise \ rebondissante)$$
    5. Deux coins bien orienté
    6. On s'arrange pour avoir les deux coins bien orientés du même côté, et on effectue le même algorithme en partant du côté opposé de la même manière précédemment.

Résultat :

À l'issue de cette étape, le Rubiks cube est totalement rempli !!!

le Rubiks cube de face
le Rubiks cube de dos