三、平移补空法
文献 [3 ] 对用平移补空法制作单偶数幻方作了很深入的研究。在这一节我们向读者介绍文献 [3] 的精巧设计(某些地方作者作了一些改进与推广)。
这里首先给出直接填写的图 5 — 9A (它是制作过程图)及由该图 平移补空 (实际上就是平移复位)而得到的六阶幻方图 5 — 9B 。
观察图 5 — 9 ,不难看出其制作规律是:
1 、对于六阶自然方阵第 3 ~ 6 行的数,每一行按“弧形”从上到下依次填写的(例如在图 5 — 9A 中,将六阶自然方阵第 3 行的数 13 、 14 、 15 ,从右上角起开始向右下方向填写,然后将数 16 、 17 、 18 接着向左下方向填写)。制作六阶幻方时,将六阶自然方阵中间两行的数填写在幻方的两条对角线上,使两条对角线上的数组是六阶幻和数组。
2 、六阶自然方阵的前两行各数是从下到上依次 相间填写 的:第一行的六个数“先左后右”相间填写 ( 例如数 0+1 、 0+3 、 0+5 填在左边,其余三数填在右边);第二行的六个数“先右后左”相间填写。
\ \ / /\ \ / /
25 12 19 * * * * 13 11 31 19 25 12 11 31 13
26 10 20 * * 14 9 32 10 20 26 32 9 14
27 8 21 15 7 33 27 8 21 15 7 33
28 5 12 16 6 34 28 5 12 16 6 34
29 3 13 * * 17 4 35 3 13 29 35 17 4
30 1 24 * * * * 18 6 36 24 30 1 6 36 18
# # # #
A B
图 5 — 9 用平移补空法制作和形式六阶幻方过程示例
在用平移补空法制作的各个幻方中,本书都用向上的箭头、向下的箭头与“#”三种标记依次表示从上到下填写、从下到上填写与相间填写。这些标记都安排在自然方阵每一行的第一个数的上方或下方。增加这些 标记,一定能使大家阅读更加方便。
平移补空法有多种变通, 图 5 — 10 就是将制作图 5 — 9B 幻方的方法作某种变通而制作的两个六阶幻方。前者是改变了自然方阵中四行数的填写位置,后者是改变了相间填写的方法(将蛇形填写改为左、右、右、左 / 左、右、右、左 / 左、右、右、左 ,当阶数增大时,将“左、右、右、左 ”重复多次,一直到将自然方阵的两行数填写完)。
\ \ / / \ \ / /
19 12 25 31 11 13 19 25 12 13 31 13
26 20 9 10 14 32 9 20 26 32 14 10
8 27 21 15 33 7 27 8 21 15 7 33
5 28 22 16 34 6 28 5 22 16 6 34
29 23 4 3 17 35 4 23 29 35 17 3
24 1 30 36 2 18 24 30 1 2 36 18
# # # #
A B
图 5 — 10 用平移补空法制作的两个六阶幻方
文献 [3] 已将这种方法的要点交代、并将此法推广到制作任何一种单偶数阶幻方。其要点是:
A 、从上到下填写(全部是一般填写)的行数应比总行数的一半还要多 1 。
B 、“相间填写”(蛇形填写或另外一种形式填写)的两行必须是自然方阵相邻的两行的数,这些数必须填写在整个幻方左右对称的位置。
C 、两条对角线上应填写自然方阵中上下对称的某两行的数,使两条对角线上诸数的和一定能够等于幻和(只有这样,才能使幻方的两条对角线上诸数之和等于幻方。例如在图 5 — 11 中,两对角线上是填写的十阶自然方阵第 3 、第 8 行的数)。
D 、除了“相间填写”的两行以外, 应将其余各行的序号分成两组、使两组中各行的序号数的和是相等的。例如在图 5 — 9B 幻方中,除了行的序号数 1 与 2 以外,左侧各行的序号数的和为 5+4=9 ,右侧各行的序号数的和为 3+6=9 ,两者是相等的。又如在图 5 — 11 这个用平移补空法制作的十阶幻方中,相间填写的是第 4 、第 5 行。除了这两行以外,幻方中左侧的行号是 3 、 9 、 10 、 1 ,右侧的行号是 7 、 6 、 2 、 8 ,两者的行号之和都是 23 。
据这些要点,用平移补空法制作单偶数阶幻方的灵活性是比较大的。只有制作六阶幻方时,两条对角线上只能填写六阶自然方阵的中间两行,灵活性较小。
文献 [3] 作者刘缉熙先生的精巧设计,使得平移补空法成为丰富多采的、单偶数阶幻方的一种通用制作方法。
图 5 — 11 是作者用这种方法制作的一个十阶幻方,制作过程从略。在该幻方的上方与下方,也采用“#”等符号标记十阶自然方阵中各行的数的填写方案。
\ \ \ / / /
21 50 81 91 10 70 51 11 49 71
9 22 47 82 92 52 12 48 72 69
93 8 23 46 83 13 45 73 68 53
84 94 7 24 43 44 74 67 54 14
42 85 95 6 25 75 66 55 15 41
39 86 96 5 26 76 65 56 16 40
87 97 4 27 38 37 77 64 57 17
98 3 28 35 88 18 35 78 63 58
2 29 34 89 99 59 19 33 79 62
30 31 90 100 1 61 60 20 32 80
# \ / #
图 5 — 11 用平移补空法制作的十阶幻方
文献 [3] 中给出了用平移补空法制作的一个 14 阶幻方,该幻方相间填写的是自然方阵第 13 、 14 行的数,这两行的数是按照第二种相间填写方法依次填写的。这里只给出该幻方首尾两行以及第一列的各个数,据这些数据以及平移补空法的制作规则,感兴趣的读者不难制作出整个 14 阶幻方。
第一行依次各个数:( 99 、 195 、 168 、 113 、 14 、 29 、 71 、 57 、 43 、 28 、 127 、 154 、 196 、 85 );
最后一行依次各个数:( 112 、 170 、 155 、 126 、 1 、 42 、 84 、 70 、 56 、 15 、 140 、 141 、 169 、 98 )
第一列依次各个数( 99 、 72 、 31 、 11 、 117 、 163 、 183 、 182 、 160 、 122 、 4 、 40 、 83 、 112 )。