java 金字塔 空心金字塔 空心菱形 详解(通俗易懂)

举报
Cyan_RA9 发表于 2023/04/03 09:30:23 2023/04/03
【摘要】 分享以下用java如何打印出金字塔,空心金字塔和空心菱形,适合初学者思维锻炼,思路分析是重点。

目录

一、前言

二、金字塔:

        1.思路分析:

        2.代码演示:

三、空心金字塔:

        1.思路分析:

        2.代码演示:

四、空心菱形:

        1.思路分析:

        2.代码演示:

五、完结撒❀:


一、前言

                大家好,今天和大家分享以下用java如何打印出金字塔,空心金字塔以及空心菱形,我会一一进行代码演示,并尽量做一些注释,帮助大家理解。

二、金字塔:

        1.思路分析:

        首先我们希望代码的运行效果可以如下gif图所示:

image.png

        分析I:仔细观察打印出的金字塔,我们发现从第一层开始,每一层的 * 的数量越来越多,而且呈现出1,3,5,7,9,11......2n-1 的规律,那么我们就权且以2n-1为每层 * 的数量。

        分析II:除了最后一行外,每层的 * 前面都会有空格,所以我们要想打印出金字塔,就必须在每层先打印空格,再打印 * ,打印完一层的再打印下一层。那么,如何得知每层 * 前面需要打印空格的数量呢?下面我们以一个5层的金字塔为栗,一起找找规律。

        如图:

      image.png

        假设我们就有这么一个5层的金字塔,从左边白线开始到中间的灰线,是1-5个位置 , 即金字塔中间灰线上的 * 是第五个位置,那么大家可以发现,在每层的前五个位置中,第五个的位置都是 * ,而每层前面的空格数则是4,3,2,1依次递减,到了第五层就没有空格了。即每层前五个位置状况如下:

        第层 ----- 4个空格+1个 *  

        第层 ----- 3个空格+2个 * 

        第层 ----- 2个空格+3个 *

        第层 ----- 1个空格+4个 *

        第层 ----- 0个空格+5个 *

        结论每层前面的空格数 = 总的楼层数 - 当前楼层编号

        2.代码演示:

        👌,经过分析I和分析II,我们以及可以敲代码了,我们以Pyramid类作为演示类,

        Pyramid类代码如下:

package csdn2022.pyramid;
import java.util.Scanner;
public class Pyramid {
    public static void main(String[] args) {
    //we try printing a solid pyramid.
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("------------------------------------------");
        System.out.println("请输入你想得到的金字塔的层数:");
        int floors = sc.nextInt();
        for (int i = 1; i <= floors; ++i) {
            /*
                print " " before print "*"
                The number of " " is (floors - i),
                actually it's Total floor number minus current floor number.
                打印出每层中 * 前面的空格,实际上空格的数量 = 总的楼层数 - 当前层编号。
            */
            for (int k = 1; k <= (floors - i); ++k) {
                System.out.print(" ");
            } //第一个for打印出每层前面的空格
            for (int j = 1; j <= (2*i-1); ++j) {
                System.out.print("*");
            } //第二个for打印出每层的 * 
            System.out.println();
              //两个for完了,换行打印下一层
        }
        System.out.println("------------------------------------------");
        sc.close();
    }
}

image.gif

                运行效果:(如下gif图)

image.png

三、空心金字塔:

        1.思路分析:

                首先我们肯定希望代码的运行效果如下gif图所示:

image.png

                分析I:金字塔每层 * 的数量,(此处为空心金字塔,可对应理解为金字塔每层需要输出的元素的多少), 以及每层第一个 * 之前需要打印出空格的数量,我们都在金字塔的思路分析中详细讲过,有同学如果是跳转过来看的,可以回去看看金字塔部分的思路分析。

                分析II : 不难发现,空心金字塔和金字塔仅有一个区别,就是金字塔每层都是 * ,而空心金字塔每层除了首尾元素是 * 之外,其他都是空的,当然,除了最后一层。大家可以这么理解,将一个中间为空的大金字塔拆解为一层一层的,只要能够实现每层除了首尾为 * ,其他都是空的,那么把所有层叠加起来,也就实现了整体上为空的效果了

                Question:那么,如何用代码实现这个变动呢?

就像我们在金字塔中演示的代码一样,我们首先肯定需要两个变量 ij 来分别保存 当前楼层编号每层的元素,外层for循环为 i ,代表一层一层的打印,内层仍是两个for循环,第一个for循环打印出每层前面的空格,第二个for循环用于输出元素。但是第二个for循环要出现变化,我们需要在第二个for循环内增加一个if的条件语句进行判断,如果当前打印的是每层的首尾元素,或者正在打印最后一行的元素,那我们就输出 * ,反之,我们就输出空格,如此便可实现需求。

        2.代码演示:

package csdn2022.pyramid;
import java.util.Scanner;
public class HollowPyramid {
    public static void main(String[] args) {
    //requirement : 打印出空心金字塔
        int floors;
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入空心金字塔总的楼层数");
        floors = sc.nextInt();  //Enter the total number of floors
        for (int i = 1; i <= floors; ++i) {
            for1 :
            for (int t = 1; t <= (floors - i); ++t) { //the number of " " boil down to (floors - i3)
                System.out.print(" ");
            }
            /*
                上面这个for1循环是为了打印出每层前面的空格数
                而我们之前在讲金字塔的思路分析时,就已经说过每层前面的空格数是怎么来的。
             */
            for (int j = 1; j <= (2*i - 1); ++j) {  //remember here is "<="
                if (j == 1 || j == (2*i - 1) || i == floors) {      //Determine if it's the first position and the last position
                    System.out.print("*");
                } else {
                    System.out.print(" ");  //if it isn't, print the blank.
                }
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("------------------------------------------");
        sc.close();
    }
}

image.gif

                运行效果:(如下gif图

image.png

四、空心菱形:

        1.思路分析:

                空心菱形,说白了就是给空心金字塔穿条裤子罢了,直接上运行效果GIF图看看:image.png

                Δ总思路由于上半部分和下半部分是反的,所以我们先打印上半部分,再打印下半部分,而上半部分无非就是把空心金字塔的最后一层稍作变动,因此重点就是打印菱形的下半部分

                分析I :刚刚展示了空心金字塔的思路分析,想必你也有了一定自己的思路,起码有一点是肯定的,这里空心金字塔的“空心”的效果,其代码实现一定是与空心金字塔同理的。因此这里就不再赘述,跳转过来的小伙伴儿可以去看看空心金字塔的思路分析II。

                分析II:需要注意的是,空心菱形中间最长的那一行不在和空心金字塔一样全是 * 了,而是也为空,这时我们只需要将if条件语句中的“是否为最后一行”这一判断给删去,只剩下“是否为首尾位置”的判断即可

                分析III(重要):由于我们打印是一层一层来打印的,而下半部分和上半部分截然相反,因此我们的代码实现也需要做出调整。下面我以一个5层的空心菱形为栗,给大家讲讲下半部分我们究竟该如何打印,如下图

image.png

                首先,由于下半部分与上半部分共用一行,因此,上半部分打印出中间行后,下半部分就会比上半部分少打印一层,体现在代码上就是外层for循环的条件语句从 i <= floors; 变成了 i < floors;,然后,就是下半部分打印的两个重点:①每层前的空格数,②每层对首尾元素的判断

                ①先来说说每层前的空格数,注意看上图,下半部分,第一行前有1个空格,第二行前有两个空格,第三行前有三个空格.......,所以每层前面的空格数就等于当前楼层编号!                                      ②再来说说每层对首尾元素的判断,注意看上图,每层除去前面的空格数,打印出的元素个数相当于把正的空心金字塔倒着打印了,此处为7,5,3,1。

                大家想想在正的空心金字塔中是怎样的一个对应关系:1,2,3,4......i 层,分别对应了1,3,5,7......(2*i - 1)个元素,而再看现在倒着的空心金字塔却是  1,2,3,4层对应了7,5,3,1个元素

                大家有没有想过,但凡将楼层编号或者每层元素个数中一个颠倒一下,那不就对上了!所以,大家这么来看:(注意,还是5层为栗,即floors = 5

                第1层 ---> 7个元素 ---> 2*(floors-1) - 1 个元素

                第2层 ---> 5个元素 ---> 2*(floors-2) - 1 个元素

                第3层 ---> 3个元素 ---> 2*(floors-3) - 1 个元素

                第4层 ---> 1个元素 ---> 2*(floors-4) - 1 个元素

                ....................................................

                第i层 ---> 2 * (5 - i) - 1个元素 ---> 2*(floors-i) - 1 个元素

                👌,聪明的你一定已经发现了,将楼层编号与楼层数挂上钩之后,一切都回来了!没错,每层的元素个数就是 2*(floors - i) - 1

                对了,如果实在不理解的,强烈建议大家用试数法,自己带几个数进去,拿笔画画,多试几次自然明了。                                                                                            

        2.代码演示:

package csdn2022.pyramid;
import java.util.Scanner;
public class HollowLozenge {
    public static void main(String[] args) {
    //requirement: print a hollow lozenge[ˈlɑːzɪndʒ] 打印一个空心菱形
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入你想获得的菱形的规模:(以半个菱形的高度为基准)");
        int floors;
        floors = sc.nextInt();
    //top half 上半部分代码原理与空心金字塔一致
        for (int i = 1; i <= floors; ++i) {
            for (int t = 1; t <= (floors - i); ++t) {
                System.out.print(" ");
            }
            for (int j = 1; j <= (2*i - 1); ++j) {  //remember here is "<="
                if (j == 1 || j == (2*i - 1)) {     //Determine if it's the first position and the last position
                    System.out.print("*");          //if it is, print the real element.
                } else {
                    System.out.print(" ");          //if it isn't, print the blank.
                }
            }
            System.out.println();
        }
//(The method of Try numbers is YYDS) 下半部分代码一时不易理解,但大家记住:试数法永远滴神
        //bottom half 下半部分
        for (int i = 1; i < floors; ++i) {//注意打印下半部分时,外层for循环这里变成 < 了,而不再是 <=
            for (int t = 1; t <= i; ++t) {
                System.out.print(" ");
            }
                /*
                    lozenge:top half and bottom half share the middle line,
                    so bottom half lacks one line.
                    in bottom half,the number of " " is just i(equals floors numerically)
                */
            for (int j = 1; j <= 2*(floors - i) - 1; ++j) {
                if (j == 1 || j == (2*(floors - i) - 1)) {
                    System.out.print("*");
                } else {
                    System.out.print(" ");  //if it isn't, print the blank.
                }
            }
            System.out.println();
            /*
            How to understand the bottom half' code?
                //(level - i) is truly likely the reverse arrangement: (下半部分像一个倒置排列的上半部分-1行)
                    like floors = 5,
                    floors - 1 = 4;
                    floors - 2 = 3;
                    floors - 3 = 2;
                    floors - 4 = 1;
                so (floors - i)= like positive-going arrangement.
                //remember it is "<=".
                //Determine if it's the first position and the last position.
            */
        }
        sc.close();
    }
}

image.gif

                运行效果:(如下GIF图) 

image.png

五、完结撒❀:

                其实,java打印空心XXX没有太大的难度,也没有考算法,无非是对自我编程思维的锻炼,恭喜你看到这里,感谢阅读!

System.out.println("------------------------------------------------------------------------------------------");

【版权声明】本文为华为云社区用户原创内容,转载时必须标注文章的来源(华为云社区)、文章链接、文章作者等基本信息, 否则作者和本社区有权追究责任。如果您发现本社区中有涉嫌抄袭的内容,欢迎发送邮件进行举报,并提供相关证据,一经查实,本社区将立刻删除涉嫌侵权内容,举报邮箱: cloudbbs@huaweicloud.com
  • 点赞
  • 收藏
  • 关注作者

评论(0

0/1000
抱歉,系统识别当前为高风险访问,暂不支持该操作

全部回复

上滑加载中

设置昵称

在此一键设置昵称,即可参与社区互动!

*长度不超过10个汉字或20个英文字符,设置后3个月内不可修改。

*长度不超过10个汉字或20个英文字符,设置后3个月内不可修改。