C语言实现魔方阵算法(幻方阵 奇魔方 单偶魔方实现)
例如三阶魔方阵为:
魔方阵有什么的规律呢?
魔方阵分为奇幻方和偶幻方。而偶幻方又分为是4的倍数(如4,8,12……)和不是4的倍数(如6,10,14……)两种。下面分别进行介绍。
2 奇魔方的算法
2.1 奇魔方的规律与算法
奇魔方(阶数n = 2 * m + 1,m =1,2,3……)规律如下:
数字1位于方阵中的第一行中间一列;
数字a(1 < a ≤ n2)所在行数比a-1行数少1,若a-1的行数为1,则a的行数为n;
数字a(1 < a ≤ n2)所在列数比a-1列数大1,若a-1的列数为n,则a的列数为1;
如果a-1是n的倍数,则a(1 < a ≤ n2)的行数比a-1行数大1,列数与a-1相同。
2.2 奇魔方算法的C语言实现
#include <stdio.h>
// Author: http://furzoom.com/
// N为魔方阶数
#define N 11
int main()
{
int a[N][N];
int i;
int col,row;
col = (N-1)/2;
row = 0;
a[row][col] = 1;
for(i = 2; i <= N*N; i++)
{
if((i-1)%N == 0 )
{
row++;
}
else
{
// if row = 0, then row = N-1, or row = row - 1
row--;
row = (row+N)%N;
// if col = N, then col = 0, or col = col + 1
col ++;
col %= N;
}
a[row][col] = i;
}
for(row = 0;row<N;row++)
{
for(col = 0;col < N; col ++)
{
printf("%6d",a[row][col]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
算法2:阶数n = 4 * m(m =1,2,3……)的偶魔方的规律如下:
按数字从小到大,即1,2,3……n2顺序对魔方阵从左到右,从上到下进行填充;
将魔方阵分成若干个4×4子方阵,将子方阵对角线上的元素取出;
将取出的元素按从大到小的顺序依次填充到n×n方阵的空缺处。
C语言实现
#include <stdio.h>
// Author: http://furzoom.com/
// N为魔方阶数
#define N 12
int main()
{
int a[N][N];//存储魔方
int temparray[N*N/2];//存储取出的元素
int i;//循环变量
int col, row;// col 列,row 行
//初始化
i = 1;
for(row = 0;row < N; row++)
{
for(col = 0;col < N; col ++)
{
a[row][col] = i;
i++;
}
}
//取出子方阵中对角线上的元素,且恰好按从小到大的顺序排放
i = 0;
for(row = 0;row < N; row++)
{
for(col = 0;col < N; col ++)
{
if((col % 4 == row % 4) || ( 3 == ( col % 4 + row % 4)))
{
temparray[i] = a[row][col];
i++;
}
}
}
//将取出的元素按照从大到小的顺序填充到n×n方阵中
i = N*N/2 -1;
for(row = 0;row < N; row++)
{
for(col = 0;col < N; col ++)
{
if((col % 4 == row % 4) || ( 3 == ( col % 4 + row % 4)))
{
a[row][col] = temparray[i];
i--;
}
}
}
//输出方阵
for(row = 0;row < N; row++)
{
for(col = 0;col < N; col ++)
{
printf("%5d",a[row][col]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
3.2 阶数n = 4 * m + 2(m =1,2,3……)的魔方(单偶魔方)
算法
设k = 2 * m + 1;单偶魔方是魔方中比较复杂的一个。
将魔方分成A、B、C、D四个k阶方阵,如下图这四个方阵都为奇方阵,利用上面讲到的方法依次将A、D、B、C填充为奇魔方。
交换A、C魔方元素,对魔方的中间行,交换从中间列向右的m列各对应元素;对其他行,交换从左向右m列各对应元素。
交换B、D魔方元素,交换
#include <stdio.h>
// Author: http://furzoom.com/
// N为魔方阶数
#define N 10
int main()
{
int a[N][N] = { {0} };//存储魔方
int i,k,temp;
int col,row;// col 列,row 行
//初始化
k = N / 2;
col = (k-1)/2;
row = 0;
a[row][col] = 1;
//生成奇魔方A
for(i = 2; i <= k*k; i++)
{
if((i-1)%k == 0 )//前一个数是3的倍数
{
row++;
}
else
{
// if row = 0, then row = N-1, or row = row - 1
row--;
row = (row+k)%k;
// if col = N, then col = 0, or col = col + 1
col ++;
col %= k;
}
a[row][col] = i;
}
//根据A生成B、C、D魔方
for(row = 0;row < k; row++)
{
for(col = 0;col < k; col ++)
{
a[row+k][col+k] = a[row][col] + k*k;
a[row][col+k] = a[row][col] + 2*k*k;
a[row+k][col] = a[row][col] + 3*k*k;
}
}
// Swap A and C
for(row = 0;row < k;row++)
{
if(row == k / 2)//中间行,交换从中间列向右的m列,N = 2*(2m+1)
{
for(col = k / 2; col < k - 1; col++)
{
temp = a[row][col];
a[row][col] = a[row + k][col];
a[row + k][col] = temp;
}
}
else//其他行,交换从左向右m列,N = 2*(2m+1)
{
for(col = 0;col < k / 2;col++)
{
temp = a[row][col];
a[row][col] = a[row + k][col];
a[row + k][col] = temp;
}
}
}
// Swap B and D
for(row = 0; row < k;row++)//交换中间列向左m-1列,N = 2*(2m+1)
{
for(i = 0;i < (k - 1)/2 - 1;i++)
{
temp = a[row][k+ k/2 - i];
a[row][k+ k /2 -i] = a[row + k][k+k/2 -i];
a[row + k][k+k/2 -i] = temp;
}
}
//输出魔方阵
for(row = 0;row < N; row++)
{
for(col = 0;col < N; col ++)
{
printf("%5d",a[row][col]);
}
printf("\n");
}
return 0;
}
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