Rubik Simulator Python

Pythonのゲームエンジン「Ursina」を使用したルービックキューブシミュレーターです。
3x3x3（および2x2x2）のキューブをrubik_3x3x3（およびrubik2x2x2）クラスでキューブデータを作成し、RubikCubeCameraクラスで3D空間に描画・操作できるほか、OpenCVを使用して<展開図をリアルタイムで可視化・保存する機能（rubik_xx~クラス）を備えています。
強化学習等にお使いください

🚀Features

• キューブデータの作成：2次元ndarrayで作成されます。（下詳細）
• 3Dシミュレーション: Ursina Engineを使用した滑らかな回転アニメーションと操作。
• 2D展開図の可視化: OpenCVウィンドウにて現在のキューブの状態（展開図）をリアルタイム表示。
• 状態保存: 現在の状態を画像およびPickleデータとして保存可能。
• シャッフル機能: 起動時にランダムにシャッフルされます。
• 論理クラスの分離: 描画（GUI）とキューブの論理（Logic）が分離されており、強化学習などの環境としても拡張しやすい設計です。

📦Requirements

以下のライブラリが必要です。

• ursina
• opencv-python
• numpy

インストール

pip install ursina opencv-python numpy

📁ファイル構成 (File Structure)

• rubik_3x3x3.py: 3x3x3 キューブのシミュレーション本体
• rubik_2x2x2.py: 2x2x2 キューブのシミュレーション本体
• savefiles/: 保存されたキューブの状態（データおよび画像）が格納されるディレクトリ（自動生成）

📦使い方 (Usage)

スクリプトを直接実行してください。

# 3x3x3 キューブの起動
python rubik_3x3x3.py

# 2x2x2 キューブの起動
python rubik_2x2x2.py

操作方法 (Controls)

カメラ・システム操作

操作	説明
右クリック + ドラッグ	カメラの回転（視点移動）
右クリック解除	カメラ位置のリセット
S キー	現在の2Dマップ状態を保存 (savefiles/フォルダへ)
R キー	キューブをリセット（再生成・初期化）
V キー	描画の強制リフレッシュ

キューブの回転 (テンキー / Numpad)

回転操作はテンキー（Numpad）に割り当てられています。 画面上のヘルプテキストに基づいたキー配置は以下の通りです。

面 (Side)	正回転 (Clockwise)	キー	逆回転 (Counter-Clockwise)	キー
Right (右)	R	*	R'	3
Left (左)	L	2	L'	/
Up (上)	U	7	U'	-
Down (下)	D	+	D'	4
Front (前)	F	6	F'	5
Back (後)	B	9	B'	8

技術的詳細 (Technical Details)

データ構造

キューブの状態は numpy.ndarray (9x9グリッド) で管理されています。 これは、各面（U, L, F, R, D, B）を2次元平面上に展開した形式で表現しています。

# 9x9 Grid Layout:
#       [U]
#    [L][F][R]
#       [D][B]

クラス設計

• rubik_3x3x3 (Logic Class)
  • 純粋なデータ操作を担当します。
  • self.cube: 色情報を持つNumPy配列。
  • 回転メソッド (R, Li, U etc.) による配列の書き換えを行います。
• RubikCubeCamera (GUI Class)
  • ursina.Entity を継承し、3D描画と入力を担当します。
  • 入力での操作はrubik_xx~クラスのupdateメゾットにより更新されます。
  • Logicクラスの状態を読み取り、小さなCube Entityの集合として3D空間に描画します。
  • 回転アニメーション時は一時的に親Entity (rotator) を設定して軸回転させます。

License

MIT License

Acknowledgements

This code was developed with the assistance of Google Gemini.