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你如何用算盘计算?


赫伯特Bruderer

在跳蚤市场,算盘(见图1)无处不在。然而,西欧人几乎不知道珠子框架是如何工作的。几十年前,这样的设备经常出现在我们的教室里。它们被用来教孩子们如何计算。

在维也纳技术博物馆(Technisches Museum Wien),有一个动手模型。观察表明,一旦一排珠子的数量太少,访问者就会遇到麻烦。在现场演示中也有类似的体验。

有千年历史的珠架有多种形式,如中国的、日本的或俄罗斯的算盘。在中国,这些辅助工具仍不时出现,但它们在很大程度上已被智能手机所取代。从俄国的计数框架发展而来的学校算盘。它是基于十进制的。这些算术帧是数字设备。

图1:三个珠框,每个在零位置。

资料来源:Bruderer Informatik, CH-9401罗夏,瑞士

算盘适用于所有四种基本算术运算

有了计算板,可以执行所有四种基本算术运算——加、减、乘和除。乘法是重复的加法;除法,一个连续的减法。训练有素的人可以很快地用珠子解决算术问题。这在a中显示视频慕尼黑的德意志博物馆。

在零位置,所有的珠子不是在左边就是在右边。在计算时,最好从单位、数十和数百开始。

单位:十、百、千。

最低的那根棍子上是单位,第二低的那根棍子上是十,第三低的那根棍子上是百,以此类推。每个棒包含10个珠子。为了方便处理,每一行的五个珠子都有不同的颜色。

数字表示

在下面的例子中,所有的珠子都在左边的基本位置。数值12345(见图2)和98765(见图3)显示如下:

图2:计数框显示数字12345。在十进制计算器的最下面一根杆子上是单位,上面是十,等等。

资料来源:Bruderer Informatik, CH-9401罗夏,瑞士

图3:数值98,765显示在计数帧上。

在这个数码计算器上,可以显示10位数字,即高达90亿(999999999)的数值。

资料来源:Bruderer Informatik, CH-9401罗夏,瑞士

几个简单的例子将解释这个过程。有多种方法。

加法:37 + 8 = ?

所有的珠子都在上面的一面。首先,向右移动3个十位和7个单位的珠子。但是加上8的值,只有3个单位的珠子。因此,你向右移动1个十珠子,并移除2个单位珠子:37 + 8 = 37 +(10-2)= 45。

或者:

所有的珠子都在上面正确的的一面。首先,将3个10的珠子和7个单位的珠子移到左边。但是加上8的值,只有3个单位的珠子。因此,向左移动10个珠子,并移走2个单位珠子:37 + 8 = 37 +(10-2)= 45。

减法:456-78 = ?

所有的珠子都在左边。把6个单位的珠子,5个十位的,4个百位的移到右边。要减去数字8,向左移动1个10个珠子,然后加上2个单位珠子(-8=-10+2)。计数帧显示值448。要减去70,向左移动1个百珠,向右移动3个十珠(-70=-100+30)。结果是378。

或者:

所有的珠子都在左边。把6个单位的珠子,5个十位的,4个百位的移到右边。要减去70,向左移动1个百珠,然后加上3个十珠(-70=-100+30)。计数帧显示值386。要减去8,向左移动1个十位数,向右移动2个单位位数(-8=-10+2)。结果是378。

乘法:4 × 57 = ?

所有的珠子都在左边。首先设置值57。数字57加了3次:加了1个10珠,去掉了3个单位珠(+10-3=+7)。现在1个百珠移到右边,5个十珠移到左边(+100-50=+50)。计数帧显示值114。向右移动一个十位数的珠子,移除3个单位的珠子(+10-3=+7)。5个10的珠子相加(+50)。算盘显示的值是171。7个单位珠和1个百珠向右移动,5个十珠向左移动(+7+100-50 =57)。根据计数框,结果是228。

除法:1737:579 = ?

所有的珠子都在左边。579这个数字被尽可能多地减去。首先设定数字1737(红利)。现在5个百位珠子向左移动(-500)。由于只有3颗十位珠子可用,1颗百位珠子移到左边,3颗十位珠子移到右边(-100+30=-70)。左移1个10珠,右移1个单位珠(-10+1=-9)。设备显示值为1158。

现在左边有1个千珠,右边有5个百珠(-1000+500=-500)。1个百珠向左移动,3个十珠向右移动(-100+30=-70)。现在减去1个十珠子,增加1个单位珠子(-10+1=-9)。帧现在显示数字579。

最后,5个百珠,7个十珠,9个单位珠被移到左边(-500-70-9=-579),帧显示值为0。我们必须把579(除数)减去3次,所以结果(商)是3。

罗马人是怎么计算的?

处理罗马数字系统是很困难的。然而,伟大的建筑表明罗马人是优秀的计算者,因为计算是用算盘完成的。罗马数字只用于代表数字(初始值、中间值和最终结果)。只有少数罗马手算盘流传了下来。它们分别位于奥斯塔、巴黎和罗马。他们不使用珠子,而是在垂直凹槽中移动的按钮。为此,设备被放置在桌子上。数字0到9由4个单位键和1个五键表示,数字10到100由4个十键和1个五十键表示,等等。因此罗马人可以代表数量0,却不曾拥有数字0.

结束语

基本上,你不需要用珠框来计算,你只需要数。因此,我们也谈到计数的框架。

参考文献

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莫恩,帕里:算盘。它的历史;它的设计;《现代世界的可能性》,戈登和布雷克科学出版社,纽约,1971年,186页。

普兰:《算盘的历史》,哈钦森公司(出版社)有限公司,伦敦,墨尔本等,1968年,140页。

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赫伯特Bruderer他是苏黎世联邦理工学院计算机科学教学的退休讲师。最近,他成为了一位技术历史学家。herbert.bruderer@bluewin bruderer@retired.ethz.ch。


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