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幻方法则

幻方公式/幻方法则 编辑

幻方法则图册
我们通常所说的幻方是平面和幻方。n阶幻方就是在n×n的方格中填上n^2【n的平方】个数,行、列和对角线的和值相等为完美幻方,行、列和值相等为不完美幻方。这一和值叫幻和值。
一个n阶幻方幻和值公式为:
Nn=1/2xn(n2+1)
【注:n2是n的平方】[1]

幻方类型/幻方法则 编辑

幻方分为奇阶幻方和偶阶幻方,构成方法也不同。

奇阶幻方

一、Merzirac法生成奇阶幻方
在第一行居中的方格内放1,依次向右上方填入2、3、4…,如果右上方已有数字,则向下移一格继续填写。如下图用Merziral法生成的5阶幻方:
17 24 1 8 15
23 5 7 14 16
4 6 13 20 22
10 12 19 21 3
11 18 25 2 9
Merzirac法,有人也叫楼梯法,我管它叫斜步法,即走X+Y斜步(数字按右上方顺序填入),-Y跳步(如果右上方已有数字或出了对角线,则向下移一格继续填写)。
其实斜步法可以向4个方向依次填写数字,即右上、右下、左上、左下4个方向,每种斜步都可有2种跳步,即左(右)跳步、上(下)跳步。
对于X+Y斜步相应的跳步可以为-X,-Y。 【记住,跳步是X+Y斜步的X(或Y)相反方向即可。如右上方向斜步,跳步就为向左(或向下)一步;左下方向斜步,跳步就为向右(或向上)一步;等等等等】
二、loubere法生成奇阶幻方
在居中的方格向上一格内放1,依次向右上方填入2、3、4…,如果右上方已有数字,则向上移两格继续填写。如下图用Louberel法生成的5阶幻方:
23 6 19 2 15
10 18 1 14 22
17 5 13 21 9
4 12 25 8 16
11 24 7 20 3
上述loubere法可以记作X+Y斜步(数字按右上方顺序填入),2Y跳步(如果右上方已有数字或出了对角线,则向上移二格继续填写)。对于X+Y斜步相应的跳步可以为2X,2Y。 【记住,跳步是X+Y斜步的X(或Y)相同方向即可。】
2Y跳步,则在居中的方格向上一格放1里,按上斜步,2Y跳步的方法构成幻方。
-2Y跳步,则在居中的方格向下一格放1里,按下斜步,-2Y跳步的方法构成幻方。
2X跳步,则在居中的方格向右一格放1里,按右斜步,2X跳步的方法构成幻方。
-2X跳步,则在居中的方格向左一格放1里,按左斜步,-2X跳步的方法构成幻方。
三、horse法生成奇阶幻方
对于所有的奇阶幻方,在第一行居中的方格内放1,向左走1步,下走2步以跳马步,依次填入2、3、4…,若出到方阵下方,把该数字填到本该填数所在列上方相应的格;若出到方阵右方,把该数字填到本该填数所在行的左方相应的格;如果落步格已有数字, 则向下移一格继续填写。如下图用Horse法生成的5阶幻方:
23 12 1 20 9
4 18 7 21 15
10 24 13 2 16
11 5 19 8 22
17 6 25 14 3
n阶奇阶幻方,若n为不是3的倍数,那么在任意一格内放1,向左走1步,下走2步以跳马步,依次填入2、3、4…,若出到方阵下方,把该数字填到本该填数所在列上方相应的格;若出到方阵右方,把该数字填到本该填数所在行的左方相应的格;如果落步格已有数字, 则向上移一格继续填写。如下图用Horse法生成的5阶幻方:
1 14 22 10 18
25 8 16 4 12
19 2 15 23 6
13 21 9 17 5
7 20 3 11 24
四、错位补角法生成奇阶幻方
1.对于所有的奇阶幻方,1-n*n从小到大填入n*n的方格中。以n=5时,1-25为例。


1
2
3
4
5


6
7
8
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10


11
12
13
14
15


16
17
18
19
20


21
22
23
24
25
2.横错,将方格横向错位,每行错位数为 n-行数,即第一行横向移动n-1位,第二行横向移动n-2位...直到形成一个左低右高的楼梯。




1
2
3
4
5



6
7
8
9
10



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13
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15



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19
20



21
22
23
24
25




3.横补角,以中间行为基准,将突出的数字补回本行所缺的方格内,4,5补到1的前,10补到6前,16补到20后,21,22补到25后。从而重新得到一个n*n方格


4
5
1
2
3


10
6
7
8
9


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15


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19
20
16


23
24
25
21
22
4.竖错位,将方格纵向错位,每列错位数为 n-列数,即第一列横向移动n-1位,第二列横向移动n-2位...直到形成一个左低右高的楼梯。






3





2
9




1
8
15



5
7
14
16


4
6
13
20
22


10
12
19
21



11
18
25




17
24





23




4.竖补角,以中间列为基准,将突出的数字补回本列所缺的方格内,17,23补到4上,24补到5上,2补到21下,3,9补到22下。从而重新得到一个n*n方格,及得到结果。


17
24
1
8
15


23
5
7
14
16


4
6
13
20
22


10
12
19
21
3


11
18
25
2
9
结语:错位补角可以先横后竖,也可以先竖后横。楼梯可以左低右高,也可以左高右低。只要保证横竖做出的楼梯方向相同,就能得到正确结果。一共可以求出4个答案。

偶阶幻方

偶阶幻方分为双偶幻方和单偶幻方。一个n阶幻方,当n为偶数时,我们称幻方为偶阶幻方;当n可以被4整除时,我们称该偶阶幻方为双偶幻方,如8阶、12阶、16阶等;当n不可被4整除时,我们称该偶阶幻方为单偶幻方,如6阶、10阶、14阶等。
一、双偶幻方的解法
能被4整除的n阶幻方叫双偶幻方,如8阶、12阶、16阶等,双偶幻方用Spring法、Strachey法生成。
1、Spring法生成双偶幻方:
方法就是两句话:顺序填数,以中心点对称互换数字。
将n阶双偶幻方表示为4m阶幻方。将n阶幻方看作一个矩阵,记为A,其中的第i行j列方格内的数字记为a(i,j)。
第一步,先令a(i,j)=(i-1)*n+j,即第一行从左到可分别填写1、2、3、……、n;即第二行从左到可分别填写n+1、n+2、n+3、……、2n;…………n^2【n的平方】。
简单地说,就是1放在幻方的任意一个角格,然后按同一个方向按顺序依次填写其余数。
以8阶幻方为例,顺序填数。如下所示:
1 2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23 24
25 26 27 28 29 30 31 32
33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48
49 50 51 52 53 54 55 56
57 58 59 60 61 62 63 64
等等等等,共有8种方法。(以下我只以一种为例讲解。其余方法相同)
第二步,进行对称交换。
对称交换的方法有两种:
方法一;将左上区域i+j为偶数的与幻方内以中心点为对称点的右下角对角数字进行交换;将右上区域i+j为奇数的与幻方内以中心点为对称点的左下角对角数字进行交换。(保证不同时为奇或偶即可。)
64 2 62 4 5 59 7 57
9 55 11 53 52 14 50 16
48 18 46 20 21 43 23 41
25 39 27 37 36 30 34 32
33 31 35 29 28 38 26 40
24 42 22 44 45 19 47 17
49 15 51 13 12 54 10 56
8 58 6 60 61 3 63 1
或,
1 63 3 61 60 6 58 8
56 10 54 12 13 51 15 49
17 47 19 45 44 22 42 24
40 26 38 28 29 35 31 33
32 34 30 36 37 27 39 25
41 23 43 21 20 46 18 48
16 50 14 52 53 11 55 9
57 7 59 5 4 62 2 64
完成幻方,幻和值260。
方法二;将幻方等分成m*m个4阶幻方,将各4阶幻方中对角线上(或非对角线上)的方格内数字与n阶幻方内以中心点为对称点的对角数字进行交换。
下图为将各4阶幻方中对角线上的方格内数字与n阶幻方内以中心点为对称点的对角数字进行交换,完成幻方,幻和值260。
64 2 3 61 60 6 7 57
9 55 54 12 13 51 50 16
17 47 46 20 21 43 42 24
40 26 27 37 36 30 31 33
32 34 35 29 28 38 39 25
41 23 22 44 45 19 18 48
49 15 14 52 53 11 10 56
8 58 59 5 4 62 63 1
下图为将各4阶幻方中非对角线上的方格内数字与n阶幻方内以中心点为对称点的对角数字进行交换,完成幻方,幻和值260。
1 63 62 4 5 59 58 8
56 10 11 53 52 14 15 49
48 18 19 45 44 22 23 41
25 39 38 28 29 35 34 32
33 31 30 36 37 27 26 40
24 42 43 21 20 46 47 17
16 50 51 13 12 54 55 9
57 7 6 60 61 3 2 64
2、Strachey法生成双偶幻方
第一步,将n阶双偶幻方表示为4m阶幻方。将其等分为四分,成为如下图所示A、B、C、D四个2m阶偶数幻方。
A C
D B
A用1至(2m)^2填写成2m阶幻方;B用(2m)^2+1至2*(2m)^2填写成2m阶幻方;C用2*(2m)^2+1至3*(2m)^2填写成2m阶幻方;D用3*(2m^)2+1至4*(2m)^2填写成2m阶幻方;
将8阶双偶幻方表示为4×2阶幻方。将其等分为四个2×2阶偶数幻方,即4阶偶数幻方。
16 2 3 13 48 34 35 45
5 11 10 8 37 43 42 40
9 7 6 12 41 39 38 44
4 14 15 1 36 46 47 33
64 50 51 61 32 18 19 29
53 59 58 56 21 27 26 24
57 55 54 60 25 23 22 28
52 62 63 49 20 30 31 17
第三步,在A每行取m个小格(一侧对角线格为必换格,其余m-1格只要不是另一侧对角线格即可),将其与D相应方格内交换;B与C以相同方法进行。
对于8阶幻方,A每行取2个小格(一侧对角线格为必换格,其余1格只要不是另一侧对角线格即可),要与D相应方格内交换;C与B以相同方法进行。
最简单的方法就是:A任意2列,与D相对应的2列互换,C任意2列,与B相对应的2列互换即可。
64 50 3 13 48 34 19 29
53 59 10 8 37 43 26 24
57 55 6 12 41 39 22 28
52 62 15 1 36 46 31 17
16 2 51 61 32 18 35 45
5 11 58 56 21 27 42 40
9 7 54 60 25 23 38 44
4 14 63 49 20 30 47 33

64 50 3 13 32 18 35 45
53 59 10 8 21 27 42 40
57 55 6 12 25 23 38 44
52 62 15 1 20 30 47 33
16 2 51 61 48 34 19 29
5 11 58 56 37 43 26 24
9 7 54 60 41 39 22 28
4 14 63 49 36 46 31 17
等等完成幻方,幻和值260。
二、单偶幻方的解法
将n阶单偶幻方表示为4m+2阶幻方。将其等分为四分,成为如下图所示A、B、C、D四个2m+1阶奇数幻方。
A C
D B
A用1至2m+1填写成(2m+1)2阶幻方;B用(2m+1)2+1至2*(2m+1)2填写成2m+1阶幻方;C用2*(2m+1)2+1至3*(2m+1)2填写成2m+1阶幻方;D用3*(2m+1)2+1至4*(2m+1)2填写成2m+1阶幻方;
【注:(2m+1)2是(2m+1)的平方,以下同】
8 1 6 26 19 24
3 5 7 21 23 25
4 9 2 22 27 20
35 28 33 17 10 15
30 32 34 12 14 16
31 36 29 13 18 11
在A每行取m个小格(中心格及一侧对角线格为必换格,其余m-1格只要不是另一侧对角线格即可),也就是说在A中间一行取包括中心格在内的m个小格,其他行左侧边缘取m个小格,将其与D相应方格内交换;B与C任取m-1列相互交换。
6阶幻方就是4*1+2,那么m就是1。在A中间一行取中心格1个小格,其他行左侧边缘取1个小格,将其与D相应方格内交换;B与C接近右侧m-1列相互交换(6阶幻方m-1=0,则不用互换)。如下图用Strachey法生成的6阶幻方:
35 1 6 26 19 24
3 32 7 21 23 25
31 9 2 22 27 20
8 28 33 17 10 15
30 5 34 12 14 16
4 36 29 13 18 11
每一行,每一列,对角线的和值(称为幻和值)为111。
一个n阶幻方幻和值公式为:
Nn=1/2xn(n2+1)
【注:n2是n的平方】
N6=1/2x6x(36+1)=111  
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