算筹是若干根相同长短和粗细的小棍子,一般长约13~14cm,径粗约0.2~0.3cm,多用竹子制成,也有用木头、兽骨、象牙、金属等材料制成的,需要记数和计算的时候可以放在桌上或地上使用。算筹在
中国数学史上有着重要作用。它的发明经历了漫长的历史过程。
在算筹记数法中,以纵横两种排列方式来表示一位数字,其中1~5均以纵横方式排列相应数目的算筹来表示;6~9则以与排列方向垂直的一根算筹表示5,置于上方,下方置有数目上等于该数与5之差的算筹。《夏阳侯算经》记载道:满六以上,五在上方。六不积算,五不单张。表示多位数时,个位用纵式,十位用横式,百位用纵式,千位用横式,以此类推,遇零则置空。《
孙子算经》中记载:凡算之法,先识其位,一纵十横,百立千僵,千十相望,万百相当。这样从右到左,纵横相间,就可以用算筹表示出任意大的
自然数了。它位与位之间的纵横变换可以防止混淆。
位值制”,即每个数码所表示的数值,不仅取决于这个数码本身,而且取决于它在数字中所处的位置。如同样是一个数码“2”,放在个位上表示2,放在十位上就表示20,放在百位上就表示200,放在千位上就表示2000。在中国商代的文字记数系统中就已经有了十进位值制的萌芽,到了算筹记数和运算的时代,就已是标准的十进位值制了。
中国古代十进制的算筹记数法,在世界数学史上是一个伟大的创造。与世界其他古老民族的记数法相比,其优越性是显而易见的。
古罗马的数字系统(
罗马数字)没有位值制,只有七个基本符号,如要记稍大一点的数目就相当繁琐。
玛雅人虽然懂得位值制,但使用的是20进制(见“
玛雅数字”);古
巴比伦人也知道位值制,但用的是60进位(见“
巴比伦数字”)。20进位至少需要19个数码,60进位则需要59个数码,这就使得记数和运算变得十分繁复,远不如只用9个数码便可表示任意自然数的十进位制来得简捷方便(在不考虑0的情况下)。中国古代数学之所以在计算方面取得许多卓越的成就,在一定程度上应该归功于十进位制的算筹记数法。
用算筹进行乘法计算,先摆
乘数于上,再摆
被乘数于下,并使上数的首位与下数的末位对齐,按从左到右的顺序用上数首位乘下数各位,把乘得的积摆在上下两数中间,然后将上数的首位去掉、上数向左移动一位,再以上数第二位乘下数各位,加入中间的乘积,并去掉上数第二位。以此类推,直到上数各位用完,中间的数便是结果。
算筹是在
珠算发明以前中国独创并且是最有效的计算工具。中国古代数学的早期发达与持续发展都是受惠于算筹的。