魔方由26个立方块和一个三维的十字连接轴组成，它的物理结构非常巧妙，这26个立方块由连接轴连接构成一个大的立方体，在立方体的每个面上有9个小立方块，每个坐标轴方向上分为三层，每层都可以自由转动，
通过层的转动改变小立方块在立方体上的位置．小立方块依据其所处的位置分为角立方块、边立方块、中心立方块：处在8个角上的为角立方块、处在12条边上中间的为边立方块、处在6个面中心的为中心立方块，在一个魔方中有8个角立方块、12个边立方块、6个中心立方块．角立方块有3个面可见、
边立方块有2个面可见、中心立方块只有1个面可见，共有54个面可见，即立方体的每个面上各有9个可见的小立方块的面．我们称这些小立方块的面为方块（不是立方块），相应的有角方块、边方块、中心方块．转动层时，改变了小立方体的位置，也改变了方块的位置．
将大立方体的各个面涂上颜色，同一个面的各个方块的颜色相同，面与面之间的颜色都不相同，这样，共有6种颜色，每种颜色的方块各有9个，这种最初的状态称为魔方的原始状态．
转动魔方的各个层（以下称转动魔方或转动）,改变了方块的位置，使得魔方的各个面上方块的颜色变得不相同了，即转乱了魔方．我们可以按照某种规则转动魔方，使其回复到原始状态，这就是所说的魔方的复原；还可以通过颜色的搭配，使魔方的面呈现出各个图案，如： L 形、 U 形、工字形、口字形等等，这种特定的转动程序称为图案转动．
转动魔方，可以使任意一个方块落到任意一个相应的位置（“相应”的含义是：角方块只能落到立方体的8个角、中心方块只能落到立方体的6个面的中心等），由这些方块不同颜色、不同位置的组合，魔方共有（12!*312)*(8!*28)*6!/6=3.153*1023种状不同状态，由此可见，要将一个转乱的魔方用随机转动的方法进行复原是
不可行的．
2．预备知识
1．面：魔方有6个面．用手将魔方水平握住，以自己为参照，把魔方的各个面分别称为上面、下面、前面、后面、左面、右面；前面是魔方正对自己的一面，后面是看不见的那一面．在以下的转动程序中把各个面相应的简记为： U 、 D 、 B 、 A 、 L 、 R ;
2．位置：握住魔方后，魔方的各种方块都有了其位置，我们用各面相交的形式来标定方块的位置，三个相交面确定一个角方块，两个相交面确定一个边方块，中心方块只用一个面就可以确定，用如：“上前左”表示处于上面和前面和左面相交的那个角方块，“后右”表示处于后面和右面相交的那个边方块，“下”表示处于下面的那个中心方块．在以下的转动程序中同样以简记方式来指示方块的位置，如：“ DAR ”表示下面和后面和右面相交的角方块等；
