妙哉！那个用文言文编程的小哥，竟从28万行唐诗中找出了对称矩阵

梦晨 萧箫 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

你能看出来，这首诗妙在哪里吗？

其实，横着读是一首诗，竖着读还是这首诗！

而且，这首诗可不是乱编的，其中的诗句都来自《全唐诗》，读起来也颇有意境。

创造这个奇妙组合的，不是文学研究大师，而是一位程序员小哥。

他用计算机，找出了所有符合规律的古诗，还在Github上开源了代码。

就连README文件，也颇具个性：

余所用之程序，當以gcc編譯之如是
gcc -O3 mgsq5.c -o mgsq5

等一下。这个风格好像很熟悉？

没错，这位程序员，正是之前开发了火遍全网的文言文编程语言的Huang Lingdong。

△ 文言文编程的“Hello，World”

他用数学中的3阶幻方（九宫格）作比，把符合这种规律的诗命名为“唐诗幻方”。

然而，这首诗真正的玄妙之处，还不止在这里。

玄妙之处

这首诗，初看只是横竖都能读，但如果把其中汉字编码成数字再看的话，会发现：

原来，这是个对称矩阵！

不过，他遍历了全唐诗里所有五言诗共二十八万七千句后，也只能得出两个这样的幻方。

除了“风月清江夜”以外，还只有一个，不过意境上差了许多，不能令他满意。

在135600行七言唐诗中，符合这个规律的七言“幻方”，更是一个都没有。

他只能退而求其次，只寻找奇数项对称的，即每句第1、3、5、7个字对称，偶数行用空行代替。

放宽标准后倒是能找出不少，但再想从其中挑选符合音韵格律、意思上还通顺的，就不多了。

最后，他选择了其中一个还稍微过得去的做例子，把空行中的字也加上，也能写成对称矩阵：

这位小哥，是在研究传统文化时，从古代的洛书和璇玑图中获得的灵感。

△洛书

洛书写成数字就是三阶幻方，特点是每一行、每一列及对角线中的数字之和都相等。

文字没有求和这种操作，如果按照程序员思维，那就是字符串拼接起来相等。

就这样，得出了要寻找的目标：第n行和第n列的文字相同。

璇玑图中共841个字，按顺读、逆读、横读、斜读、蛇行读、交叉读、换行读、换列读、间句读都能成诗，总共包含了7958首诗。

其中的关键之处在于，按照不同顺序读，其文字都能组成有意义的诗句。他自认没有古人作诗的才华，就想到从唐诗中寻找符合条件的诗句。

而且是用现代人的方法——编程来解决。

以“暴力”治之

这位小哥，先是想到了用“八皇后问题”的计算机解法，来找出符合要求的唐诗。

八皇后问题，简单来说是这样的：

8×8的国际象棋棋盘上，摆放8个不同的皇后，使其不能互相攻击，即处在同一行、同一列、同一斜线上，求解摆放方法。

这个问题，可以用到一种名为“回溯法”的算法来求解，原理如图：

如果用回溯法来找“幻方”，计算机需要先随机“找出半句诗”，再挨个儿往后面搜索合适的诗句。

例如，计算机先从13万行唐诗中，随机找出诗句“风月清江夜”：

根据对称矩阵的原理，第二句诗的开头，就应该以“月”为首：

（以月开头的诗句，应该还是有不少的，像月上柳梢头）

以此类推，第三句诗的开头，就应该以“清夜”为首：

（以清夜开头的诗句，就少了许多）

而第四句诗的开头，就应该以“江山归”打头：

（江山归开头的诗……可选范围应该更少了）

最后一句诗的开头，就必须与前4句诗的结尾完全一致，“夜深来客”：

难度逐渐变成地狱级……

在这几步操作中，要是有任何一步无法满足条件，就得全部推倒重来。

这样的话，最初的第一步，就显得尤为重要：从什么类型的诗句开始遍历，才能最快地找到答案？

他为此用上了启发式搜索，从已知问题信息入手，对这些空格进行评估，找到限制条件最多、即最容易“下笔”的那个位置，再从这个位置开始找诗。

具体写成代码求解的话，就是利用递归法的结构。

同时，用上剪枝法，缩小剩下位置的查找范围。

也就是说，要用到约束函数，在扩展节点处剪去不满足约束条件的子树；再用限界函数，剪去得不到最优解的子树。

这样一来，就能降低问题复杂度。

然而在运行代码时，作者却发现，这样做效率并不高。

这种方法，虽然可以求解“N”皇后问题，却不太适合求汉字矩阵。

因为，要填进格子里的，可不止8个皇后，每一格可以填的汉字，就有5000 种选择！

采用递归法的话，计算机在填上前面的汉字时，实际上就缩小了剩下汉字可以搜查的范围。

如果没有找到最初那个合适的字，往往搜到一半后，能用的诗句就没了，又得重新再猜，效率不升反降。

越想越烦躁，这位小哥干脆一拍大腿：不如暴力搜索！

当然，也不是普通的暴力搜索。

会有两个搜索条件：

其一，以五言诗为例，第五列的前4个字，和第五行的前4个字，内容是否完全一样？如果不一样，就扔掉。

△ 第五行和第五列的前4个字

其二，这首诗是不是对称矩阵？不是的话，就扔掉。

利用C语言写好后，不用1小时就能跑出所有的“对称诗”。

作者表示，自己并非文学研究的专家，也不是算法专家，因此，这种方法可能并不是最好的办法。

诸君若有更好的求解思路，可以来找他玩耍~

作者介绍

作者Huang Lingdong，在发布文言文编程语言时还在卡耐基梅隆大学上本科。现在已毕业，在母校的Studio for Creative Inquiry做研究助理，为博物馆和学校等组织开发交互媒体项目。

这位小哥热爱编程和传统文化，还开发过写诗IDE，能自动检查平仄等格律规则，内置韵书和康熙字典做参考。

还能通过机器学习分析用户作品，并与《全唐诗》中的诗句做比对，看你写的诗像哪位诗人的风格。

除了诗词古文，他对传统美术也颇有研究，开发过无限生成随机山水画的工具，和多款中文字体。

△就是不知道为什么山水画里有个电线杆

项目地址：
https://github.com/LingDong-/magic-square-poems

Huang Lingdong主页：
https://lingdong.works/