如何用Java编写菱形图案？

在Java中输出菱形图案是一个常见的编程练习，通过控制循环和条件判断实现图形的对称性，以下详细说明实现原理、代码示例和优化技巧,帮助您快速掌握。

实现原理

菱形由空格和星号（*）组成,分为对称的上半部分和下半部分：

1. 上半部分：行数递增，空格递减，星号递增（1, 3, 5…奇数序列）
2. 下半部分：行数递减，空格递增，星号递减
3. 关键公式：
   • 每行星号数 = 2 * 当前行索引 + 1
   • 每行空格数 = 总行数/2 - 当前行索引（取绝对值保证对称）

完整代码示例

import java.util.Scanner;
public class DiamondPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入菱形的半高（大于0的整数）: ");
        int halfHeight = scanner.nextInt();
        // 计算总行数（奇数）
        int totalRows = 2 * halfHeight - 1;
        // 打印上半部分（包括中间行）
        for (int i = 0; i < halfHeight; i++) {
            // 打印空格
            for (int j = 0; j < halfHeight - i - 1; j++) {
                System.out.print(" ");
            }
            // 打印星号
            for (int k = 0; k < 2 * i + 1; k++) {
                System.out.print("*");
            }
            System.out.println();
        }
        // 打印下半部分
        for (int i = halfHeight - 2; i >= 0; i--) {
            // 打印空格
            for (int j = 0; j < halfHeight - i - 1; j++) {
                System.out.print(" ");
            }
            // 打印星号
            for (int k = 0; k < 2 * i + 1; k++) {
                System.out.print("*");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

代码解析

1. 输入处理：

   • 使用Scanner获取用户输入的半高值（如输入3,则菱形总高度为5行）
   • halfHeight控制菱形大小

2. 上半部分逻辑：

   

   • 外层循环控制行数（0到halfHeight-1）
   • 空格数 = halfHeight - i - 1（随行数增加而减少）
   • 星号数 = 2*i + 1（生成奇数序列：1,3,5…）

3. 下半部分逻辑：

   • 外层循环反向进行（halfHeight-2到0）
   • 空格和星号计算方式与上半部分相同
   • 通过倒序循环实现对称

4. 输出示例（输入3）：

高级优化技巧

1. 单循环实现（减少代码量）：

   int size = 2 * halfHeight - 1;
   for (int i = 0; i < size; i++) {
    int spaces = Math.abs(halfHeight - i - 1);
    int stars = size - 2 * spaces;
    System.out.println(" ".repeat(spaces) + "*".repeat(stars));
   }

2. 空心菱形（仅输出边框）：

   // 修改星号打印部分
   if (k == 0 || k == 2 * i) {  // 只输出首尾星号
    System.out.print("*");
   } else {
    System.out.print(" ");
   }

3. 动态字符：

   • 将星号替换为变量（如char symbol = '#';）
   • 实现自定义字符菱形

常见问题解决

1. 菱形不对称：

   • 检查半高计算：总行数必须是奇数（2*halfHeight-1）
   • 验证空格公式：上半部分空格应为halfHeight - i - 1

2. 输入值验证：

   if (halfHeight < 1) {
       System.out.println("输入值必须大于0！");
       return;
   }

3. 控制台对齐问题：

   • 使用System.out.printf格式化输出
   • 或采用StringBuilder构建每行字符串

引用说明：本文代码基于Java 11语法编写，String.repeat()方法需JDK 11+，低版本可使用循环替代，算法设计参考《Java编程思想》循环结构应用范例,结合ACM图形输出最佳实践优化。