理解菱形的基本结构
在用Java打印菱形之前，首先要明确菱形的构成规律，菱形可以看作由两部分组成：上半部分（包括中间行）是一个递增的三角形，下半部分是一个递减的三角形，以奇数行菱形为例，假设菱形共有n行（n为奇数），则上半部分有(n+1)/2行，下半部分有(n-1)/2行，每一行的内容由空格和星号（*）组成,其中空格的数量和星号的数量随着行数的变化而变化。
一个5行的菱形结构如下：
可以看到，第1行有2个空格和1个星号，第2行有1个空格和3个星号，第3行没有空格和5个星号，第4行和第5行与第2行和第1行对称,理解这种对称性和规律性是编写代码的基础。
确定菱形的大小和行数
菱形的大小通常由其总行数决定，为了简化问题，我们假设菱形的行数为奇数（如果是偶数，菱形会不够对称，处理起来稍复杂），可以通过用户输入或固定值来确定行数，这里以固定值为例，假设行数为size，且size为奇数。size = 5时，菱形如上所示；size = 7时，菱形会有更多行,结构类似。
打印上半部分（包括中间行）
上半部分包括从第1行到中间行的所有行，对于第i行（i从1开始计数），空格的数量为(size - 1) / 2 - (i - 1)，星号的数量为2 * i - 1，以size = 5为例：
- 第1行：空格数 = (5-1)/2 – 0 = 2，星号数 = 21 – 1 = 1 → ” “
- 第2行：空格数 = (5-1)/2 – 1 = 1，星号数 = 2*2 – 1 = 3 → ” ***”
- 第3行：空格数 = (5-1)/2 – 2 = 0，星号数 = 2*3 – 1 = 5 → “*****”
在Java中，可以使用循环来实现，外层循环控制行数，内层循环分别打印空格和星号,以下是上半部分的代码框架：
int size = 5;
int half = size / 2;
for (int i = 0; i <= half; i++) {
// 打印空格
for (int j = 0; j < half - i; j++) {
System.out.print(" ");
}
// 打印星号
for (int j = 0; j < 2 * i + 1; j++) {
System.out.print("*");
}
System.out.println();
}
注意：这里的i从0开始计数，因此空格数和星号数的计算需要相应调整，如果i从1开始，公式需要调整为half - (i - 1)和2 * i - 1。
打印下半部分（对称部分）
下半部分是从中间行之后到最后一行的所有行，其结构与上半部分对称，对于第i行（i从half + 1到size - 1），空格的数量为i - half - 1，星号的数量为2 * (size - i) - 1，以size = 5为例：
- 第4行（i=4）：空格数 = 4 – 2 – 1 = 1，星号数 = 2*(5-4) – 1 = 1 → ” ***”
- 第5行（i=5）：空格数 = 5 – 2 – 1 = 2，星号数 = 2*(5-5) – 1 = -1（需要调整）
下半部分的行数可以表示为half - 1行，从i = 1到i = half - 1，空格数为i，星号数为2 * (half - i) + 1，以size = 5（half=2）为例：
- 第4行（i=1）：空格数 = 1，星号数 = 2*(2-1) + 1 = 3 → ” ***”
- 第5行（i=2）：空格数 = 2，星号数 = 2(2-2) + 1 = 1 → ” “
以下是下半部分的代码框架：
for (int i = 1; i < half; i++) {
// 打印空格
for (int j = 0; j < i; j++) {
System.out.print(" ");
}
// 打印星号
for (int j = 0; j < 2 * (half - i) + 1; j++) {
System.out.print("*");
}
System.out.println();
}
完整代码实现
将上半部分和下半部分的代码组合起来，并确保size为奇数,以下是完整的Java代码：
public class Diamond {
public static void main(String[] args) {
int size = 5; // 菱形的行数，必须是奇数
int half = size / 2;
// 打印上半部分（包括中间行）
for (int i = 0; i <= half; i++) {
// 打印空格
for (int j = 0; j < half - i; j++) {
System.out.print(" ");
}
// 打印星号
for (int j = 0; j < 2 * i + 1; j++) {
System.out.print("*");
}
System.out.println();
}
// 打印下半部分
for (int i = 1; i < half; i++) {
// 打印空格
for (int j = 0; j < i; j++) {
System.out.print(" ");
}
// 打印星号
for (int j = 0; j < 2 * (half - i) + 1; j++) {
System.out.print("*");
}
System.out.println();
}
}
}
代码优化和扩展
用户输入行数
可以通过Scanner类让用户输入行数,并确保输入为奇数：
import java.util.Scanner;
public class Diamond {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入菱形的行数（奇数）：");
int size = scanner.nextInt();
if (size % 2 == 0) {
System.out.println("行数必须是奇数！");
return;
}
// 后续代码...
}
}
使用方法封装
将打印菱形的逻辑封装到方法中,提高代码复用性：
public static void printDiamond(int size) {
int half = size / 2;
// 上半部分
for (int i = 0; i <= half; i++) {
for (int j = 0; j < half - i; j++) {
System.out.print(" ");
}
for (int j = 0; j < 2 * i + 1; j++) {
System.out.print("*");
}
System.out.println();
}
// 下半部分
for (int i = 1; i < half; i++) {
for (int j = 0; j < i; j++) {
System.out.print(" ");
}
for (int j = 0; j < 2 * (half - i) + 1; j++) {
System.out.print("*");
}
System.out.println();
}
}
打印字符菱形
可以将星号替换为其他字符,如字母或数字：
char symbol = '#'; // 替换为其他字符
for (int j = 0; j < 2 * i + 1; j++) {
System.out.print(symbol);
}
常见问题及解决方法
菱形不对称
可能是行数设置为偶数，或空格和星号的数量计算错误，确保size为奇数,并检查循环条件。
输出格式混乱
可能是循环嵌套错误或换行符使用不当，确保每个星号和空格的循环正确，并在每行结束后调用System.out.println()。
代码冗余
可以通过优化循环条件或使用方法减少重复代码，将上半部分和下半部分的循环合并,但会增加代码复杂度。
用Java打印菱形的核心在于理解其对称结构和空格、星号的分布规律，通过分步实现上半部分和下半部分，并结合循环控制，可以高效地完成代码编写，通过用户输入、方法封装等方式可以增强代码的灵活性和可读性,掌握这种结构化思维对于解决类似的图形打印问题非常有帮助。
