①问题描述
魔方阵是一个古老的智力问题,它要求在一个m×m的矩阵中填入1~m2的数字(m为奇数),使得每一行、每一列、每条对角线的累加和都相等,如图1所示。
15 | 8 | 1 | 24 | 17 |
16 | 14 | 7 | 5 | 23 |
22 | 20 | 13 | 6 | 4 |
3 | 21 | 19 | 12 | 10 |
9 | 2 | 25 | 18 | 11 |
图1 五阶魔方阵示例
②基本要求
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输入魔方阵的行数m,要求m为奇数,程序对所输入的m作简单的判断,如m有错,能给出适当的提示信息。
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实现魔方阵。
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输出魔方阵。
③实现提示
本实验使用的数据结构是数组。
解魔方阵问题的方法很多,这里采用如下规则生成魔方阵。
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由1开始填数,将1放在第0行的中间位置。
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将魔方阵想象成上下、左右相接,每次往左上角走一步,会有下列情况:
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左上角超出上方边界,则在最下边相对应的位置填入下一个数字;
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左上角超出左边边界,则在最右边相应的位置填入下一个数字;
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如果按上述方法找到的位置已填入数据,则在同一列下一行填入下一个数字。
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以3×3魔方阵为例,说明其填数过程,如图2所示。
图2 三阶魔方阵的生成过程
由三阶魔方阵的生成过程可知,某一位置(x,y)的左上角的位置是(x-1,y-1),如果x-1≥0,不用调整,否则将其调整为x-1+m;同理,如果y-1≥0,不用调整,否则将其调整为y-1+m。所以,位置(x,y)的左上角的位置可以用求模的方法获得,即:
x=(x-1+m)%m
y=(y-1+m)%m
如果所求的位置已经有数据了,将该数据填入同一列下一行的位置。这里需要注意的是。此时的x和y已经变成之前的上一行上一列了,如果想变回之前位置的下一行同一列,x需要跨越两行,y需要跨越一列,即:
x=(x+2)%m
y=(y+1)%m
④思考
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可以考虑使用其他方法生成魔方阵。任何算法都有不同的实现方法,通过采用不同实现方法来重新实现算法,这要比单纯学习算法的效果好得多。
#include<iostream>
#include<string.h>
using namespace std;
int main()
{int m;//阶数int x , y ;//横坐标,纵坐标int fz;//辅助数int number;//当前要进数组的数字cout<<"please input m"<<endl;while(cin>>m){if(m<=0)//输入判断{cout<<"input error,please input positive odd"<<endl;continue;}if(m%2==0)//输入判断{ cout<<"input error,please input positive odd"<<endl;continue;}fz = m;int mofang[m][m];//构建二维数组memset(mofang,0,sizeof(mofang));//清零mofang[0][m/2] = 1;//把1放到第一行中间x = 0 ;y = m / 2;number = 2;while(number <= m * m)//循环条件是进数组的数小于阶数的平方{if(x-1<0)//上方出界{if(y-1>=0)//左边没出界,把数插入到左边一行最下面{for(int i = 0 ; i < m ; i ++){if(mofang[fz-1][y-1]==0)break;else fz--;}mofang[fz-1][y-1]= number;number ++;x = fz-1;y = y -1;fz = m;}else//左边出界,把数插入到当前位置的下一行{mofang[x+1][y] = number;number ++;x = x + 1;fz = m;}}else if(y-1 < 0)//左边出界{for(int i = 0 ; i < m ; i++){if(mofang[x-1][fz-1]==0)break;else fz--;}mofang[x-1][fz-1]= number;number ++;x = x - 1;y = fz - 1;fz = m ;}else if(mofang[x-1][y-1]!=0)//左上角元素不为0{mofang[x+1][y] = number ;number ++;x = x+1;}else//插入左上角{mofang[x-1][y-1] = number ;x = x -1 ;y = y -1;number ++;}}for(int i = 0 ; i < m ; i++){for(int j = 0 ; j < m ; j++){cout<<mofang[i][j]<<" ";}cout<<endl;}cout<<endl;}
}