Java打印沙漏的详细步骤是什么？

在Java中打印沙漏图案是一个经典的编程练习，它不仅能考察循环控制能力，还能帮助理解字符串操作和格式化输出，下面将详细介绍实现方法，包括核心思路、代码实现和优化技巧。

核心思路

沙漏图案由上下对称的三角形组成，中间是一条横线,实现的关键在于：

1. 确定行数：沙漏的总行数通常为奇数，例如2n+1行（n为上半部分行数）。
2. 上半部分：从1到n行，每行包含空格和星号，空格数量随行数增加而递减,星号数量递增。
3. 中间行：单独打印一行星号，长度为2n+1。
4. 下半部分：从n到1行，与上半部分对称，空格递增,星号递减。

代码实现

以下是完整的Java代码示例,通过嵌套循环实现沙漏打印：

public class Sandglass {
    public static void main(String[] args) {
        int n = 5; // 上半部分行数，总行数为2n+1
        printSandglass(n);
    }
    public static void printSandglass(int n) {
        // 上半部分
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            // 打印空格
            for (int j = 1; j < i; j++) {
                System.out.print(" ");
            }
            // 打印星号
            for (int k = 1; k <= 2 * (n - i) + 1; k++) {
                System.out.print("*");
            }
            System.out.println();
        }
        // 中间行
        for (int i = 1; i <= 2 * n + 1; i++) {
            System.out.print("*");
        }
        System.out.println();
        // 下半部分
        for (int i = n; i >= 1; i--) {
            // 打印空格
            for (int j = 1; j < i; j++) {
                System.out.print(" ");
            }
            // 打印星号
            for (int k = 1; k <= 2 * (n - i) + 1; k++) {
                System.out.print("*");
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

代码解析

1. 上半部分循环：

   • 外层循环控制行数（1到n）。
   • 第一个内层循环打印前导空格，数量为i-1。
   • 第二个内层循环打印星号，数量为2*(n-i)+1,随行数增加而减少。

2. 中间行：

   

   • 直接打印2n+1个星号,形成沙漏的腰线。

3. 下半部分循环：

   • 外层循环从n递减到1,与上半部分对称。
   • 空格和星号的计算逻辑与上半部分相同,但行序相反。

优化技巧

1. 动态输入行数：通过Scanner类让用户输入行数,提高灵活性：

   Scanner scanner = new Scanner(System.in);
   System.out.print("请输入上半部分行数n：");
   int n = scanner.nextInt();
   printSandglass(n);

2. 使用StringBuilder：对于大尺寸沙漏，StringBuilder能提升字符串拼接效率：

   StringBuilder sb = new StringBuilder();
   for (int k = 1; k <= 2 * (n - i) + 1; k++) {
       sb.append("*");
   }
   System.out.println(sb.toString());

3. 封装方法：将打印逻辑封装为独立方法,便于复用和测试。

   

输出示例

当n=5时,程序输出如下：

通过合理运用循环嵌套和字符串格式化，可以轻松实现Java沙漏打印，关键在于理解空格和星号的数学规律，并根据对称性拆分上下两部分，进一步优化后，代码可扩展性更强,适用于不同尺寸的沙漏输出。