说起幻方,大家应该在小学时候就已经接触过了,最简单的就是九宫格,射雕英雄传中的那段至今还记得:戴九履一,左三右七,二四为肩,六八为足。下面我们就来看看这个有趣的问题。
幻方可以分为:奇数阶幻方、双偶阶幻方、单偶阶幻方。
奇数阶幻方
上面所说的九宫格就是典型的奇数阶幻方,奇数阶幻方值得是阶数为奇数的幻方。其最经典的填法是罗伯法。首先 把1(或最小的数)放在第一行正中;按以下规律排列剩下的(n×n-1)个数,具体步骤为:
(1)每一个数放在前一个数的右上一格;
(2)如果这个数所要放的格已经超出了顶行那么就把它放在底行,仍然要放在右一列;
(3)如果这个数所要放的格已经超出了最右列那么就把它放在最左列,仍然要放在上一行;
(4)如果这个数所要放的格已经超出了顶行且超出了最右列,那么就把它放在底行且最左列;
(5)如果这个数所要放的格已经有数填入,那么就把它放在前一个数的下一行同一列的格内。
上述步骤可以总结为七言绝句:
奇幻七绝
先填上行正中央,
依次斜填切莫忘。
上格没有顶格填,
顶格没有底格放。
下面有人通过作图可以很好的解释这几句话,现借鉴如下:
从上面的图可以看出,该图与我们前面的九宫格口诀不相符,上下颠倒了。但是这都是对的,本质上没有区别。
双偶数阶幻方
所谓双偶阶幻方就是当n可以被4整除时的偶阶幻方,即4K阶幻方。其最经典的填法为海尔法,下面以8阶幻方为例,具体的填法为:
(1)先把数字按顺序填。然后,按4×4把它分割成4块(如图)
1 |
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(2)每个小方阵对角线上的数字(如左上角小方阵部分),换成和它互补的数。
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2 |
3 |
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60 |
6 |
7 |
57 |
9 |
55 |
54 |
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16 |
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20 |
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11 |
10 |
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8 |
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5 |
4 |
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1 |
单偶数阶幻方
所谓单偶阶幻方就是当n不可以被4整除时的偶阶幻方,即4K+2阶幻方。如(n=6,10,……)的幻方。其经典的填法为斯特拉兹法,以10阶幻方为例,具体的步骤如下:
1)把魔方阵分为A,B,C,D四个象限,这样每一个象限肯定是奇数阶。用罗伯法,依次在A象限,D象限,B象限,C象限按奇数阶幻方的填法填数。
(2)在A象限的中间行、中间格开始,按自左向右的方向,标出k格。A象限的其它行则标出最左边的k格。将这些格,和C象限相对位置上的数互换位置。
(3)在B象限所有行的中间格,自右向左,标出k-1格。(注:6阶幻方由于k-1=0,所以不用再作B、D象限的数据交换),将这些格,和D象限相对位置上的数互换位置。
具体的程序实现如下:
#include<stdio.h> //注意由于matrix大小(可以更改)给定,能最大生成10阶幻方 bool check(int matrix[10][10],int n)//判断是否为幻方 { int sum=0; int temp=0; int i=0,j=0,k=0; for( i=0;i<n;i++) sum=sum+matrix[0][i];//得到一行或列的总和 for(j=1;j<n;j++)//检查行 { temp=0; for(k=0;k<n;k++) temp=temp+matrix[j][k]; if(temp!=sum) return false; } for( j=0;j<n;j++)//检查列 { temp=0; for(k=0;k<n;k++) temp=temp+matrix[k][j]; if(temp!=sum) return false; } temp=0; for(i=0;i<n;i++) temp=temp+matrix[i][i];//检查主对角线 if(temp!=sum) return false; temp=0; for(i=0;i<n;i++) temp=temp+matrix[i][n-1-i];//检测副对角线 if(temp!=sum) return false; printf("该方阵为幻方!\n"); return true; } void Odd(int n,int matrix[10][10])//奇数阶幻方 { int i=0,j=n/2; int number=1; for(int k=0;k<n*n;k++) { matrix[i][j]=number; i--; j++; number++; if(i<0&&j<n)//出上界 { i=n-1; } else if(i>=0&&j>=n)//出右界 { j=0; } else if(i<0&&j>=n)//右、上出界 { if(matrix[n-1][0]!=0)//底格放 { i=i+2; j=j-1; } else { i=n-1; j=0; } } if(matrix[i][j]!=0)//底格放 { i=i+2; j=j-1; } } } void DoubleEven(int n,int matrix[10][10])//双偶数阶幻方 { int number=1; int temp=0; int i=0,j=0,k=0; for(i=0;i<n;i++) for(j=0;j<n;j++) matrix[i][j]=number++;//初始化 for(i=0;i<n;i=i+4) for(j=0;j<n;j=j+4) for(k=0;k<4;k++) { matrix[i+k][j+k]=n*n+1-matrix[i+k][j+k];//每个对角线的数换成互补的数 matrix[i+k][j+3-k]=n*n+1-matrix[i+k][j+3-k]; } } void SingleEven(int n,int matrix[10][10])//单偶数阶幻方 { int degree=n/2; int flag=n/4; int i=0,j=0,k=0; int temp=0; int matrix1[10][10]={0};//将大矩阵化为A B C D四个小矩阵 int matrix2[10][10]={0}; int matrix3[10][10]={0}; int matrix4[10][10]={0}; Odd(degree,matrix1);//对每一个矩阵进行奇数幻方算法 for(i=0;i<degree;i++) for(j=0;j<degree;j++) { matrix2[i][j]=matrix1[i][j]+degree*degree; matrix3[i][j]=matrix1[i][j]+degree*degree*2; matrix4[i][j]=matrix1[i][j]+degree*degree*3; } for(i=0;i<degree;i++)//对A C矩阵按照规则进行数据交换 for(j=0;j<flag;j++) if(i!=(degree/2)) { temp=matrix1[i][j]; matrix1[i][j]=matrix4[i][j]; matrix4[i][j]=temp; } else { temp=matrix1[i][j+degree/2]; matrix1[i][j+degree/2]=matrix4[i][j+degree/2]; matrix4[i][j+degree/2]=temp; } for(i=0;i<degree;i++)//对B D矩阵按照规则进行数据交换 for(j=0;j<flag-1;j++) { temp=matrix2[i][j+degree/2]; matrix2[i][j+degree/2]=matrix3[i][j+degree/2]; matrix3[i][j+degree/2]=temp; } //将新的四个矩阵赋给幻方矩阵matrix for(i=0;i<degree;i++) { for(j=0;j<degree;j++) matrix[i][j]=matrix1[i][j]; for(k=0;k<degree;k++) matrix[i][j+k]=matrix3[i][k]; } for(i=0;i<degree;i++) { for(j=0;j<degree;j++) matrix[i+degree][j]=matrix4[i][j]; for(k=0;k<degree;k++) matrix[i+degree][j+k]=matrix2[i][k]; } } void main() { int matrix[10][10]={0}; int n; printf("%d",6%2); printf("请输入幻方的阶数:"); scanf("%d",&n); if(n%2!=0) Odd(n,matrix); else if(n%4!=0) SingleEven(n,matrix); else DoubleEven(n,matrix); for(int i=0;i<n;i++) { for(int j=0;j<n;j++) printf("%d ",matrix[i][j]); printf("\n"); } check(matrix,n);//检测是否为幻方 }
注:如果程序出错,可能是使用的开发平台版本不同,请点击如下链接: 解释说明
原文:http://blog.csdn.net/tengweitw/article/details/17687377
作者:nineheadedbird