菱形图案是编程练习中常见的经典问题，通过Java实现菱形不仅能巩固循环控制、条件判断等基础语法，还能培养逻辑思维和代码调试能力，本文将从菱形的基本结构出发，逐步讲解实心菱形与空心菱形的Java实现方法,并探讨优化思路与扩展可能。
菱形的基本结构分析
菱形本质上是由上下两个对称的三角形组合而成，其核心特征是行数、空格数与星号数的规律性变化，假设菱形的总行数为n（通常为奇数以保证对称性），则上半部分（包括中间行）的行数为(n+1)/2，下半部分为(n-1)/2，以5行菱形为例：
- 上半部分第1行：空格2个，星号1个（
2 = (5-1)/2 - 1 + 1，1 = 2*1 - 1）； - 第2行：空格1个，星号3个；
- 第3行：空格0个，星号5个；
- 下半部分第4行：空格1个，星号3个；
- 第5行：空格2个，星号1个。
可见，每行的空格数和星号数与当前行号i相关，需通过数学公式计算,这是实现菱形的关键。
实心菱形的Java实现
实心菱形的核心是通过两层循环（外层控制行，内层控制空格和星号）逐行打印，以下以7行菱形为例，给出完整代码及解析：
public class SolidDiamond {
public static void main(String[] args) {
int n = 7; // 菱形总行数（奇数）
int half = (n + 1) / 2; // 上半部分行数
// 打印上半部分（包括中间行）
for (int i = 1; i <= half; i++) {
// 打印空格：空格数 = half - i
for (int j = 1; j <= half - i; j++) {
System.out.print(" ");
}
// 打印星号：星号数 = 2*i - 1
for (int k = 1; k <= 2 * i - 1; k++) {
System.out.print("*");
}
System.out.println(); // 换行
}
// 打印下半部分
for (int i = half - 1; i >= 1; i--) {
// 打印空格：空格数 = half - i
for (int j = 1; j <= half - i; j++) {
System.out.print(" ");
}
// 打印星号：星号数 = 2*i - 1
for (int k = 1; k <= 2 * i - 1; k++) {
System.out.print("*");
}
System.out.println(); // 换行
}
}
}
代码解析：
- 外层循环分为上下两部分：上半部分
i从1递增到half，下半部分i从half-1递减到1； - 每行先打印空格，空格数=
half - i，确保星号居中； - 再打印星号，星号数=
2*i - 1，满足奇数递增（上半部分）或递减（下半部分）规律； - 通过
System.out.println()实现换行，完成每行输出。
空心菱形的Java实现
空心菱形在实心基础上增加了条件判断：仅打印每行的首尾星号及中间行的星号，其余位置打印空格，以下同样以7行菱形为例：
public class HollowDiamond {
public static void main(String[] args) {
int n = 7;
int half = (n + 1) / 2;
// 上半部分
for (int i = 1; i <= half; i++) {
// 空格
for (int j = 1; j <= half - i; j++) {
System.out.print(" ");
}
// 星号：首尾或中间行
for (int k = 1; k <= 2 * i - 1; k++) {
if (k == 1 || k == 2 * i - 1 || i == half) {
System.out.print("*");
} else {
System.out.print(" ");
}
}
System.out.println();
}
// 下半部分
for (int i = half - 1; i >= 1; i--) {
// 空格
for (int j = 1; j <= half - i; j++) {
System.out.print(" ");
}
// 星号：首尾或中间行
for (int k = 1; k <= 2 * i - 1; k++) {
if (k == 1 || k == 2 * i - 1 || i == half) {
System.out.print("*");
} else {
System.out.print(" ");
}
}
System.out.println();
}
}
}
代码解析：
- 内层星号循环中增加条件判断：
k == 1（每行首）、k == 2*i - 1（每行尾）或i == half（中间行）时打印星号，否则打印空格； - 中间行（
i == half）需全部打印星号，以保证菱形闭合； - 上下部分逻辑对称，仅行号递增/递减方向不同。
优化与扩展
- 动态输入行数：通过
Scanner让用户输入行数，并处理偶数行的情况（如自动调整为最近的奇数）； - 自定义字符：将星号替换为用户输入的字符（如、），增强灵活性；
- 彩色输出：结合ANSI颜色代码（如
\u001B[31m），实现彩色菱形，提升视觉效果； - 方法封装：将菱形打印逻辑封装为独立方法，通过参数控制行数、字符等，提高代码复用性。
Java编程菱形的核心在于理解行、空格、星号之间的数学关系，并通过循环嵌套与条件判断实现规律控制，从实心到空心，从固定行数到动态输入，逐步优化代码的过程能有效提升对程序逻辑的掌控能力，掌握这一基础练习后，读者可进一步尝试更复杂的图案（如数字菱形、字母菱形）,为后续学习图形界面开发或算法设计打下坚实基础。
