CN110390128B

CN110390128B - 一种易经八卦阵二叉树排布阵三步快速查找地址构建方法

Info

Publication number: CN110390128B
Application number: CN201910495049.1A
Authority: CN
Inventors: 钟汉如
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2022-03-29
Anticipated expiration: 2039-06-10
Also published as: CN110390128A

Abstract

本发明公开了一种易经八卦阵二叉树排布阵三步快速查找地址构建方法，包括步骤：将易经八卦阵转换为二进制数形式；将二叉树分为奇数阵列和偶数阵列，构建八卦阵的二叉树排布阵；对八卦阵的二叉树排布阵的最后一层，即第七层的族类，按照先奇数阵列后偶数阵列的顺序进行编号；对二叉树进行逐层扩充至所需的层数；每扩充一层时根据上一层族类编号对扩充层的族类进行编号，根据二叉树排布阵的族类递推公式对扩充层的族类公式进行计算。

Description

一种易经八卦阵二叉树排布阵三步快速查找地址构建方法

技术领域

本发明涉及计算机网络及物联网领域，尤其涉及一种易经八卦阵二叉树排布阵三步快速查找地址构建方法。

背景技术

《易经》是中华民族宝贵文化遗产，其中包含了上古时期人们对自然宇宙和人生社会的思想认识、哲学理念和辩证法。现代科学的许多重大发现和突破，如二进制、原子结构、生物遗传DNA等学科理论，都可以从八卦和六十四卦模型变化中发现与之对应的形态和哲学思维。

太极图卦爻画的变化是相对先天八卦的卦爻画而来的，其实质是想说明“阳长阴消，阴长阳消”及“重阴必阳，重阳必阴”的哲学思想。太极图的卦序：乾一，兑二，离三，震四，巽五，坎六，艮七，坤八。用阿拉伯数字“0”和“1”从上而下代替“阴爻”和“阳爻”。太极图的卦序也遵循二进制算法，从乾到坤，遵循二进制加法，从坤到乾遵循二进制减法。

《易经》的卦爻符号是以阴爻、阳爻为基本符号构成一个严整、有序的符号系统。用阿拉伯数字“1”代替阳爻，用阿拉伯数字“0”代替阴爻先天八卦和六十四卦及古太极图卦爻符号系统，可以清楚地看出，二进制运算是古人有意制作，并非是出于“无意的排列组合而产生的所谓神数”。先天八卦卦序是：乾一，兑二，离三，震四，巽五，坎六，艮七，坤八。令阳爻用阿拉伯数字“1”代替，阴爻用阿拉伯数字“0”代替，按卦爻规律，自下向上依次用“0”和“1”代替八卦图每卦中的“阳爻”和“阴爻”，即：乾卦为：111，兑卦为：110，离卦为101，等等。八卦两两相交便为六十四卦，六十四卦同样具备二进制算法的两种基本运算即加法与减法算术运算；六十四卦符号系统同样属于二进制算法。

物联网提供了挖掘模糊大数据条件，大量的数据里面又包含海量的物联网信息传递，模糊大数据中有很多信息是不精准的，这是由于所掌握的物联网大数据越来越多。但这些整体数据却非常有价值，使这些价值从冰山底层浮现出来的工具就是数据挖掘，比如应用正态分布这个统计学里的牛顿定律。

如今在数据爆发式增长的时代，数据的量不是问题，重要的是要在茫茫数据中确定哪些维度的数据是所需要统计的，当数据量大了之后会出现各种各样看似都服从正态分布的数据，要有足够的分辨率才不会被数据所淹没，要分辨哪些是与通信行业有着潜在联系的，摆在面前至关重要的是物联网信息通讯，就要解决快速搜索物联网物理地址通讯问题。

计算机嵌入式物联网系统应用领域包括：工业控制、无线通信、医疗仪器、汽车电子、数字家庭、消费电子、智能机器人、定位导航等领域。冰箱、洗衣机等家电采用单片机组成嵌入式系统，通过物联网连接到手机或者服务器，实现远程控制家电。控制多个家电设备，要求搜索速度快，传输数据要少，性能可靠，成本低廉。

嵌入式Internet是嵌入式技术和Internet技术相结合的产物。嵌入式Internet互联网技术是以应用为中心，以网络技术为基本核心，软硬件可裁剪。嵌入式系统由单片机为核心的硬件和软件两部分组成。软件主要包括嵌入式实时操作系统和嵌入式应用软件，由于通信协议是TCP/IP，所以，必须借通过网络接入并实现与Internet的数据信息共享和通信。网络接入接口是嵌入式系统接入物联网的主要方法，而其接入技术主要分为有线和无线两种，而有线的接入方式主要包括拨号方式和直接局域网方式；无线的接入方式有通过蓝牙、红外线等的无线个域网方式、无线局域网方式，以及无线广域网方式。

智能管理是嵌入式Internet物联网技术的核心功能。而在集中式管理阶段和分散式管理管理阶段，更多的是通过人为操作来实现这一功能，是通过真实嵌入相关的设备并通过浏览器来实现远程监控系统运行状态等等，而怎样通过更加先进、简便的方式来实现这一功能了，这就是智能管理阶段需要思考和解决的问题。在这一阶段，通过设置、添加设备的智能功用，来实现系统平台自我的监控、诊断以及修复等功能，来达到真正高效的运行，也减少了一些负面的人为因素。当然，首先要通过实践工作来检验系统智能运行时的合理性以及工作效率，并对产生的问题逐步完善，以此建立真正科学、系统、高效、合理的嵌入式Internet物联网技术控制平台。

物联网采用ZigBee协议，用普通单片机可以实现城际间网络通信，当然需要电信手机卡载荷实现广域互联网方案。ZigBee是WPAN网络，为近距离范围内的设备建立无线连接，把几米到几十米范围内的多个设备通过无线方式连接在一起，使他们可以相互通信甚至接入LAN或者Internet。通过手机电信卡，可以实现城际间物联网通讯。

ZigBee针对WPAN网络。致力于近距离、低复杂度、低数据速率、低成本的无线网络技术。ZigBee技术应用到商用电子、住宅及智能建筑、工业设备监测、PC外设、医疗传感设备、玩具以及游戏等其他无线传感和控制领域当中。ZigBee目标是能够建立基于互操作平台和配置文件的可伸缩、低成本嵌入式基础架构。

网卡物理地址MAC码是由TCP/IP协议全球惟一的一个固定地址来分配的，未经认证和授权的厂家无权生产网卡。每块网卡都有一个固定的卡号，并且任何正规厂家生产的网卡上都直接标明了卡号，一般为一组12位的16进制数。其中前6位代表网卡的生产厂商。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种易经八卦阵二叉树排布阵三步快速查找地址构建方法。本发明为了解决物联网传输效率，在浩瀚单片机物理地址接口中，世界各个角落能够用三步操作快速便捷查找到单片机物理地址，是这个发明优点之一。

本发明的目的能够通过以下技术方案实现：

一种易经八卦阵二叉树排布阵三步快速查找地址构建方法，包括步骤：

将易经八卦阵转换为二进制数形式；

将二叉树分为奇数阵列和偶数阵列，构建八卦阵的二叉树排布阵；

对八卦阵的二叉树排布阵的最后一层，即第七层的族类，按照先奇数阵列后偶数阵列的顺序进行编号；

对二叉树进行逐层扩充至所需的层数；

每扩充一层时根据上一层族类编号对扩充层的族类进行编号，根据二叉树排布阵的族类递推公式对扩充层的族类公式进行计算。

具体地，构建的八卦阵二叉树排布阵的结构为：

第一层是太极，第二层(B10)代表阴，(B01)代表阳(两仪)，第三层两位二进制数组合分别(B100)代表老阴、(B101)代表少阳、(B110)代表少阴、(B111)代表老阳，是《易经》的四象，第四层三位二进制数组合分别代表坤(B1000)、艮(B1001)、坎(B1010)、巽(B1011)、震(B1100)、离(B1101)、兑(B1110)、乾(B1111)，是《易经》的八卦，类同，第五层四位二进制数组合十六相数，分别从15(B01111)到30(B11110)，第六层五位二进制数组合三十二相数，分别从31(B011111)到62(B111110)，第七层六位二进制数组合成六十四卦，分别从63(B0111111)到126(B1111110)。

具体地，所述每扩充一层时根据上一层族类编号对扩充层的族类进行编号的方法为：

判断扩充层上一层的节点族类编号的奇偶性进行判断：

若所述节点族类编号为奇数，则将该节点的族类编号作为下一层扩充层节点的左向斜锥体的族类编号；

若所述节点族类编号为偶数，则将该节点的族类编号作为下一层扩充层节点的右向斜锥体的族类编号；

对下一层扩充层未编号节点的族类按照从左到右的顺序进行编号。

具体地，根据二叉树排布阵的族类递推公式对扩充层的族类公式进行计算的方法为：

判断扩充层节点属于左向斜锥体还是右向斜锥体，根据所属方向采用相应的族类递推公式：

左向斜锥体的族类递推公式为

χ_i＝2ⁿ+a_i

其中，i表示第i个族类公式x_i且该族类属于左向斜锥体，n为层级，a_i为第i个族类公式第n层的系数且a_i是正整数。左向斜锥体族类公式第n层的系数a_i，a_i取值为a_i+1＝a_i+2ⁿ,n＝x，a_i为正整数。

例如，求取x₆₆左向斜锥体族类公式系数a₆₆，按公式a_i+1＝a_i+2ⁿ计算得a₆₆＝159-128＝31，其中a_i+1＝159，2⁷＝128，n＝7。

具体地，右向斜锥体的族类递推公式为

χ_j＝2ⁿ⁺¹+b_j

其中，j表示第j个族类公式x_j且该族类属于右向斜锥体，n为层级，b_j为第j个族类公式第n层的系数且b_j是负整数。右向斜锥体族类公式第n层的系数b_j，b_j取值为b_j+1＝b_j+2ⁿ ⁺¹,n＝x，b_j为负整数。

例如，求取x₆₇右向斜锥体族类公式系数b₁₂₉，按公式b_j＝b_j+1-2ⁿ⁺¹,n＝x计算得b₁₂₉＝383-512＝-129，其中b_i+1＝383，2⁹＝512，n＝8。

本发明相较于现有技术，具有以下的有益效果：

本发明能够用于计算机嵌入式物联网系统应用领域包括：工业控制、医疗仪器、数字家庭、消费电子、汽车电子、无线通信、定位导航、智能机器人等领域，例如，冰箱、洗衣机等家电采用单片机组成嵌入式系统，通过物联网连接到手机或者服务器，实现远程控制家电。控制多个家电设备，搜索速度快，传输数据要少，要求性能可靠，成本低廉，这是成千上万嵌入式单片机控制方案。本发明能够快速搜索物联网物理地址通讯，能够用三步操作快速搜索链接单片机物理地址，通过单片机接口实现物联网通信。

附图说明

图1是一种基于易经八卦阵的二叉树排布阵的结构示意图。

图2是一种基于易经八卦阵的二叉树排布阵中奇数阵列的族类公式含义的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

(1)将易经八卦阵转换为二进制数形式；

(2)将二叉树分为奇数阵列和偶数阵列，构建八卦阵的二叉树排布阵；

具体地，构建的八卦阵二叉树排布阵的结构为：

(3)对八卦阵的二叉树排布阵的最后一层，即第七层的族类，按照先奇数阵列后偶数阵列的顺序进行编号；

(4)对二叉树进行逐层扩充至所需的层数；

(5)每扩充一层时根据上一层族类编号对扩充层的族类进行编号，根据二叉树排布阵的族类递推公式对扩充层的族类公式进行计算。

具体地，左向斜锥体族类公式为

χ_i＝2ⁿ+a_i

其中，i为左向斜锥体族类第i个公式x_i，n为层级，a_i为族类公式第n层的系数，a_i是正整数。左向斜锥体族类公式第n层的系数a_i，a_i取值为a_i＝a_i+1-2ⁿ,n＝x，a_i为正整数。

具体地，右向斜锥体族类公式为

χ_j＝2^n+j+b_j

其中，j为右向斜锥体族类第j个公式x_j，n为层级，b_j为族类公式第n层的系数，b_j是负整数。右向斜锥体族类公式第n层的系数b_j，b_j取值为b_i＝b_i+1-2ⁿ⁺¹,n＝x，b_x为负整数。

在本实施例中，将构建的二叉树排布阵列应用到物理地址的快速搜索中。如图1所示为构建的二叉树排布阵的结构示意图。如图2所示为构建的二叉树排布阵中奇数阵列的族类公式含义的示意图。

八卦阵二叉树物理地址查询区域由单片机与服务器点对点通信。每个设备有一个确定物理地址，这个物理地址跟随设备嵌入到单片机中，寻址范围由单片机内部寄存器地址发送，通过以太网通信连接到服务器，由企业的服务器点对点操控单片机，实现物联网查询到单片机实时监控设备，这些设备可以是空调或者冰箱等家电。单片机物理地址是由二进制数值转换成Asics码传输。在八卦阵二叉树2进制权值表中，层数(级数)是指对应2ⁿ幂指数权值，称为n的幂指数范围，同时层数(级数)又是所在层的寻址范围，权值表如表一所示，在八卦阵二叉树对应十进制数值中，物理地址寻址范围是以2ⁿ幂指数递增，例如，n＝27阶，寻址从134217729至268435456绝对地址中寻址，这个地址一共有134217728个物理地址数值查找。

表一：八卦阵二叉树十六进制权值表

本发明可以推广到2ⁿ寻址范围，n趋于有限值，具体数值由单片机寻址物理地址位数决定。

对于物联网寻址提供简便快捷点对点的查询物理地址，只需要3步查询就找到物联网设备物理地址：

(1)判别物联网地址最后一位是奇数还是偶数，筛选去掉全部50％地址；

(2)从物联网地址位数就可以知道地址对应在八卦阵二叉树权值表中第几层(级数)中；

(3)套用层数公式就可以精准确定单片机物理地址所在位置，找到该设备可以通过物联网通讯监控该设备参数。

在本发明中，有如下规定：

《易经》八卦阵二叉数阵列图是每增加一层，公式增加2ⁿ条，用D表示十进制(一般省略D)，B表示二进制数，十进制转换二进制用数制方式，例如：47＝B101111；111＝B1101111；239＝B11101111…等等。

用公式x₄在“八卦阵二叉树总图”说明各层数值，x₄族类公式表示为χ₄＝2ⁿ⁺¹-17 n≥4，其中17是余数，χ₄是该公式中层数n大于4有各层数值，根据族类公式可以计算出数据：n＝4是15＝B01111；n＝5是47＝B101111；n＝6是111＝B1101111；n＝7是239＝B11101111…。

一条公式对应一个族类，族类公式是随着层级增加按斜锥体设置的，有左向斜锥体和右向斜锥体之分，左向斜锥体公式是奇数公式，例如x₁、x₃、x₅……等等。右向斜锥体族类公式是偶数，例如x₂、x₄……等等，图中x₁的族类公式是：χ₁＝2ⁿ-1 n≥1，将n＝2代入x₁得3，将n＝3代入x₁得7，如此类推，可以得到15、31、63、127、255等等。x₂的族类公式是：χ₂＝2ⁿ ⁺¹-33 n≥5，将n＝5代入x₂得31，将n＝6代入x₂得95，如此类推，可以得到223、479、911等等。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

根据八卦阵二叉树排布阵可以推导出递推公式，推导公式有规律性，每扩展一层，递推公式增加2ⁿ条公式，n对应层(级)权值，公式对下面行的对应列数字计算有效，可以计算出下一层值，按二进制数的幂次方递推计算，八卦阵二叉树排布递推公式与层(级)的关系见表二，可延伸推出n层新增递推公式，该表序列有规律，按2ⁿ次方权值产生公式。

表二：八卦阵二叉树排布阵递推公式

表三：八卦阵二叉树排布阵递推公式表

备注：按照上述推导，可以推导出一般式，N层有2ⁿ条公式。

推导一般公式举两个例子，

举例：(1)推导64条公式

推导N＝6：有64条公式。奇数32条公式，偶数32条公式。

按层(N级)分类排列(按推导是N＝6级，共推导64条公式)

N＝1：(2条公式)

χ₁＝2ⁿ-1 n≥1

χ₆₄＝2ⁿ⁺¹-2 n≥1

N＝2：(6条公式)

奇数3条公式：χ₁₆＝2ⁿ⁺¹-5 n≥2

χ₁₇＝2ⁿ⁺¹+1 n≥2

χ₃₂＝2ⁿ⁺¹-3 n≥1

偶数3条公式：χ₃₃＝2ⁿ+0 n≥1

χ₄₈＝2ⁿ⁺¹-4 n≥2

χ₄₉＝2ⁿ+2 n≥2

N＝3：(8条公式)

奇数4条公式：

χ₈＝2ⁿ⁺¹-9 n≥3

χ₉＝2ⁿ+3 n≥3

χ₂₄＝2ⁿ⁺¹-7 n≥3

χ₂₅＝2ⁿ+5 n≥3

偶数4条公式：

χ₄₀＝2ⁿ⁺¹-8 n≥3

χ₄₁＝2ⁿ+4 n≥3

χ₅₆＝2ⁿ⁺¹-6 n≥3

χ₅₇＝2ⁿ+6 n≥3

N＝4：(16条公式)

奇数8条公式：

χ₄＝2ⁿ⁺¹-17 n≥4

χ₅＝2ⁿ+7 n≥4

χ₁₂＝2ⁿ⁺¹-13 n≥4

χ₁₃＝2ⁿ+11 n≥4

χ₂₀＝2ⁿ⁺¹-15 n≥4

χ₂₁＝2ⁿ+9 n≥4

χ₂₈＝2ⁿ⁺¹-11 n≥4

χ₂₉＝2ⁿ+13 n≥4

偶数8条公式：

χ₃₆＝2ⁿ⁺¹-16 n≥4

χ₃₇＝2ⁿ+8 n≥4

χ₄₄＝2ⁿ⁺¹-10 n≥4

χ₄₅＝2ⁿ+12 n≥4

χ₅₂＝2ⁿ⁺¹-16 n≥4

χ₅₃＝2ⁿ+10 n≥4

χ₆₀＝2ⁿ⁺¹-12 n≥4

χ₆₁＝2ⁿ+14 n≥4

N＝5：(32条公式)

奇数16条公式：

χ₂＝2ⁿ⁺¹-33 n≥5

χ₃＝2ⁿ+15 n≥5

χ₆＝2ⁿ⁺¹-25 n≥5

χ₇＝2ⁿ+23 n≥5

χ₁₀＝2ⁿ⁺¹-29 n≥5

χ₁₁＝2ⁿ+19 n≥5

χ₁₄＝2ⁿ⁺¹-21 n≥5

χ₁₅＝2ⁿ+27 n≥5

χ₁₈＝2ⁿ⁺¹-31 n≥5

χ₁₉＝2ⁿ+17 n≥5

χ₂₂＝2ⁿ⁺¹-23 n≥5

χ₂₃＝2ⁿ+25 n≥5

χ₂₆＝2ⁿ⁺¹-27 n≥5

χ₂₇＝2ⁿ+21 n≥5

χ₃₀＝2ⁿ⁺¹-19 n≥5

χ₃₁＝2ⁿ+29 n≥5

偶数16条公式：

χ₃₄＝2ⁿ⁺¹-32 n≥5

χ₃₅＝2ⁿ+16 n≥5

χ₃₈＝2ⁿ⁺¹-24 n≥5

χ₃₉＝2ⁿ⁺¹-24 n≥5

χ₄₂＝2ⁿ⁺¹-28 n≥5

χ₄₃＝2ⁿ+20 n≥5

χ₄₆＝2ⁿ⁺¹-20 n≥5

χ₄₇＝2ⁿ+28 n≥5

χ₅₀＝2ⁿ⁺¹30 n≥5

χ₅₁＝2ⁿ+18 n≥5

χ₅₄＝2ⁿ⁺¹-22 n≥5

χ₅₅＝2ⁿ+26 n≥5

χ₅₈＝2ⁿ⁺¹-26 n≥5

χ₅₉＝2ⁿ+22 n≥5

χ₆₂＝2ⁿ⁺¹-18 n≥5

χ₆₃＝2ⁿ+30 n≥5

举例：(2)公式x₁₃₀、公式x₁₃₁

推导左向斜锥体族类公式x₁₃₀，设定x₁₃₀一般式为χ_i＝2ⁿ+a_i，从图2可以看出，x₁₃₀是左向斜锥体族类公式上面有319、191两个数组，分别对应2⁸、2⁷，公式中a_i是正整数。i为左向斜锥体族类第i个公式x_i，n＝8为第8层级，a_i的系数为：a_i＝a_i+1-2ⁿ,n＝x计算得a₁₃₀＝319-256＝63，其中a_i+1＝319，2⁸＝256。即x₁₃₀公式为χ₁₃₀＝2ⁿ+63，n≥8。

推导右向斜锥体族类公式x₁₃₁，设定x₁₃₁一般式为：χ_j＝2^n+j+b_j，x₁₃₁是右向斜锥体族类公式有415、159、98三个数组，分别对应2⁸、2⁷、2⁶，公式中b_j是负整数。j为左向斜锥体族类第j个公式x_j，n＝8为第8层级，b_j的系数为：b_i＝b_i+1-2ⁿ⁺¹,n＝x。计算得b₁₃₁＝415-512＝-97，其中b_i+1＝415，2⁹＝512，即x₁₃₁公式为χ₁₃₁＝2ⁿ⁺¹-97，n≥8。

Claims

1.一种易经八卦阵二叉树排布阵三步快速查找地址构建方法，其特征在于，对于物联网寻址提供简便快捷点对点的查询物理地址：

构建易经八卦阵二叉树并按照易经八卦阵二叉树对物联网地址进行排布；根据易经八卦阵二叉树搜索物联网地址，包括：

(1)、将物联网地址转化为二进制形式，判别物联网地址最后一位是奇数还是偶数；

(2)、从物联网地址位数判断地址对应在八卦阵二叉树中的层数；

(3)、根据八卦阵二叉树族类公式(1)至公式(4)及对应层数确定所搜索的物理地址所在位置；

易经八卦阵二叉树构建步骤包括：

将易经八卦阵转换为二进制数形式；

对二叉树进行逐层扩充至所需的层数；

每扩充一层时根据上一层族类编号对扩充层的族类进行编号，根据二叉树排布阵的族类递推公式对扩充层的族类公式进行计算；

每扩充一层时根据上一层族类编号对扩充层的族类进行编号的方法为：

判断扩充层上一层的节点族类编号的奇偶性进行判断：

对下一层扩充层未编号节点的族类按照从左到右的顺序进行编号；

根据二叉树排布阵的族类递推公式对扩充层的族类公式进行计算的方法为：

左向斜锥体的族类递推公式(1)为：

χ_i＝2ⁿ+a_i (1)

其中，i表示第i个族类公式x_i且该族类属于左向斜锥体，n为层级，a_i为第i个族类公式第n层的系数且a_i是正整数；左向斜锥体族类公式第n层的系数a_i，a_i取值公式(2)为：

a_i+1＝a_i+2ⁿ,n＝x，a_i为正整数 (2)；

右向斜锥体的族类递推公式(3)为：

χ_j＝2ⁿ⁺¹+b_j (3)

其中，j表示第j个族类公式x_j且该族类属于右向斜锥体，n为层级，b_j为第j个族类公式第n层的系数且b_j是负整数；右向斜锥体族类公式第n层的系数b_j，b_j取值公式(4)为：

b_j+1＝b_j+2ⁿ⁺¹,n＝x，b_j为负整数 (4)。

2.根据权利要求1所述的一种易经八卦阵二叉树排布阵三步快速查找地址构建方法，其特征在于，构建的八卦阵二叉树排布阵的结构为：

第一层是太极；第二层B10代表阴，B01代表阳；第三层两位二进制数组合分别B100代表老阴、B101代表少阳、B110代表少阴、B111代表老阳；第四层三位二进制数组合分别代表坤B1000、艮B1001、坎B1010、巽B1011、震B1100、离B1101、兑B1110、乾B1111，是《易经》的八卦；第五层四位二进制数组合十六相数，分别从B01111到B11110；第六层五位二进制数组合三十二相数，分别从B011111到B111110；第七层六位二进制数组合成六十四卦，分别从B0111111到B1111110。