使用循环在 Java 中打印菱形图案_技术教程

本文旨在指导初学者使用 Java 循环结构打印出指定的菱形图案。我们将从一个半成品代码出发，逐步完善，并介绍一些代码优化的技巧，使其更简洁易懂。本文涵盖了变量的使用、条件判断以及循环结构的灵活运用，帮助读者掌握基本的 Java 编程思想。

要使用 Java 循环打印出菱形图案，关键在于理解图案的结构和循环的控制。以下将逐步讲解如何实现，并提供代码示例。

分析图案结构

观察目标图案，可以发现其由上下两部分组成，且上下对称。上半部分每一行数字的数量递增，下半部分递减。同时，每行数字两侧都有数量不等的点号（.）进行填充。

初始代码分析与改进

提供的初始代码已经实现了上半部分的打印，但存在一些问题：

代码较为复杂，可读性不高。
下半部分尚未实现。
点号的打印逻辑与数字的打印逻辑耦合在一起。

为了解决这些问题，我们需要将数字和点号的打印逻辑分离，并引入变量来控制打印的数量。

改进后的代码

以下是改进后的代码，它更加清晰易懂，并且实现了完整的菱形图案打印：

public class DiamondPattern {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 9; i++) {
            int digits;
            if (i <= 5) {
                digits = i * 2 - 1;
            } else {
                digits = (10 - i) * 2 - 1;
            }

            int dots = (9 - digits) / 2;

            // Print leading dots
            for (int j = 0; j < dots; j++) {
                System.out.print(".");
            }

            // Print digits
            for (int k = 0; k < digits; k++) {
                System.out.print(i <= 5 ? i : 10 - i); // 根据行数打印对应的数字
            }

            // Print trailing dots
            for (int l = 0; l < dots; l++) {
                System.out.print(".");
            }

            System.out.println();
        }
    }
}

代码解释：

外层循环 for (int i = 1; i : 控制行数，从 1 到 9，对应菱形的每一行。
digits 变量: 计算当前行需要打印的数字个数。如
果 i 小于等于 5，则按照 i * 2 - 1 计算；否则，按照 (10 - i) * 2 - 1 计算，保证下半部分的数字数量递减。
dots 变量: 计算当前行需要打印的点号个数，根据数字个数计算，保证总宽度为 9。
三个内层循环: 分别打印前导点号、数字和尾随点号。
数字打印: System.out.print(i
换行: System.out.println(); 在每行打印结束后进行换行。

代码优化

上述代码已经可以正确打印出菱形图案，但还可以进行一些优化，使其更简洁：

提取点号打印方法: 将打印点号的逻辑提取到一个单独的方法中，避免代码重复。

public static void printDots(int count) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        System.out.print(".");
    }
}

然后在主函数中调用该方法：

printDots(dots); // Print leading dots
// ...
printDots(dots); // Print trailing dots

使用 String.repeat() 方法: Java 11 引入了 String.repeat() 方法，可以更方便地重复打印字符串。

System.out.print(".".repeat(dots)); // Print leading dots
// ...
System.out.print(".".repeat(dots)); // Print trailing dots

使用 Math.abs() 简化 digits 和 dots 的计算: 可以使用 Math.abs() 函数来简化 digits 和 dots 的计算，避免使用 if 语句。
```
int digits = 9 - 2 * Math.abs(i - 5);
int dots = (9 - digits) / 2;
```
这种方式利用了 Math.abs() 函数的特性，将 i 距离中心行（第 5 行）的距离计算出来，然后根据距离计算数字和点号的数量。

最终优化后的代码

public class DiamondPatternOptimized {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 9; i++) {
            int digits = 9 - 2 * Math.abs(i - 5);
            int dots = (9 - digits) / 2;

            System.out.print(".".repeat(dots));
            for (int k = 0; k < digits; k++) {
                System.out.print(i <= 5 ? i : 10 - i);
            }
            System.out.print(".".repeat(dots));

            System.out.println();
        }
    }
}