对于循环打印图形的情况总结——基于C语言

对于循环打印图形的情况总结——基于C语言_第1张图片
程序员撩妹必备技能系列

看到图就进来了?
进来了你就来对了!
本篇文章花了大量文笔来教你怎么一步步的写不出来这个图形,对的,这个图形本文教不了,但是本文将揭示循环打印的内幕,让你对几种常见情况了熟于心。

一、初识循环打印图形

一般地,打印图形一般使用for循环:for (initialize; test; update)
2个循环嵌套,一个控制行一个控制列:

for (initialize1; test1; update1) { //外层循环控制行(Row)
  for (initialize2; test2; update2) { //内层循环控制列(Line)
    statements;
  }
  putchar('\n');
}

外层循环用于控制行(内嵌for循环控制列和换行符),一般的打印图形,行数是固定不变的(即外层循环的所有参数不变)。改变的是内层循环(一行打印几列),通常是两种情况:改变初始值循环条件

//1.1 输出矩形
#include 

int main () {
    const int ROW = 3;
    const int COL = 5;

    int i, j;

    for (i = 0; i < ROW; i++) {
        for (j = 0; j < COL; j++)
            printf("$");

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
Result
//1.2.1 输出上三角——改变初始值
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int i, j;

    for (i = 0; i < ROW; i++) {
        for (j = i; j < COL; j++) //改变初始值
            printf("$");

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
//1.2.2 输出上三角——改变循环条件
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int i, j;

    for (i = 0; i < ROW; i++) {
        for (j = 0; j < COL-i; j++) //改变循环条件
            printf("$");

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
Result
//1.3.1 输出下三角——改变初始值
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int i, j;

    for (i = 0; i < ROW; i++) {
        for (j = ROW-i-1; j < COL; j++) //改变初始值
            printf("$");

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
//1.3.2 输出下三角——改变循环条件
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int i, j;

    for (i = 0; i < ROW; i++) {
        for (j = 0; j < i+1; j++) //改变循环条件
            printf("$");

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
Result

由此我们可以得出一些结论:
对于int x;
有上三角:

改变条件 改变初始值 改变循环条件
第1行:输出5个 x=0, x<5, 循环5次 x=0, x<5, 循环5次
第2行:输出4个 x=1, x<5, 循环4次 x=0, x<4, 循环4次
第3行:输出3个 x=2, x<5, 循环3次 x=0, x<3, 循环3次
第4行:输出2个 x=3, x<5, 循环2次 x=0, x<2, 循环2次
第5行:输出1个 x=4, x<5, 循环1次 x=0, x<1, 循环1次

有下三角:

改变条件 改变初始值 改变循环条件
第1行:输出1个 x=4, x<5, 循环1次 x=0, x<1, 循环1次
第2行:输出2个 x=3, x<5, 循环2次 x=0, x<2, 循环2次
第3行:输出3个 x=2, x<5, 循环3次 x=0, x<3, 循环3次
第4行:输出4个 x=1, x<5, 循环4次 x=0, x<4, 循环4次
第5行:输出5个 x=0, x<5, 循环5次 x=0, x<5, 循环5次

由表可知:

  1. 循环次数 = Limit - Initialize
  2. 每行的列数 = 循环次数

由此我们可以轻松的输出九九乘法表:

// 1.4.1 九九乘法表递增实现——改变初始值
#include 

int main () {
    int i, j;

    for (i = 1; i <= 9; i++) {
        for (j = i; j < 10; j++)
            printf("%d * %d = %2d ", i, j, i * j);
        printf("\n");
    }
    return 0;
} 
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Result
//1.4.2 九九乘法表递减实现——改变循环条件
#include 

int main () {
    int i, j;

    for (i = 1; i <= 9; i++) {
        for (j = 1; j <= i; j++)
            printf("%d * %d = %2d ", i, j, i * j);
        printf("\n");
    }
    return 0;
} 
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Result

二、深入理解

上一节我们了解了,想要改变循环打印图形的情况,只需改变内层循环的初始值循环条件即可。那么,这两种情况真的是一模一样吗?来几个例题一探究竟!

//2.1 输出矩形字符图形
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int row;
    char ch;

    for (row = 0; row < ROW; row++) {
        for (ch = 'A'; ch < 'A'+COL; ch++)
            putchar(ch);

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
Result
//2.2.1 输出下三角字符图形——改变初始值
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int row;
    char ch;

    for (row = 0; row < ROW; row++) {
        for (ch = 'A'+row; ch < 'A'+COL; ch++)
            putchar(ch);

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
Result
//2.2.2 输出下三角字符图形——改变循环条件
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int row;
    char ch;

    for (row = 0; row < ROW; row++) {
        for (ch = 'A'; ch < 'A'+COL-row; ch++)
            putchar(ch);

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
Result

注意观察同样是上三角,输出的内容的不同。

//2.3.1 输出上三角字符图形——改变初始值
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int row;
    char ch;

    for (row = 0; row < ROW; row++) {
        for (ch = 'A'+ROW-row-1; ch < 'A'+COL; ch++)
            putchar(ch);

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
Result
//2.3.2 输出下三角字符图形——改变循环条件
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    const int COL = 5;

    int row;
    char ch;

    for (row = 0; row < ROW; row++) {
        for (ch = 'A'; ch < 'A'+row+1; ch++)
            putchar(ch);

        printf("\n");
    }
    return 0;
}
Result

在这里我们只考虑内层循环的值的变化,其中的算法暂不考虑。

规律总结:

三、更深入的理解

前两节仅讨论了单值类型以及只包含一个嵌套循环的程序设计,这节讨论更复杂的程序结构和算法。(为了讨论方便,每次编码都只改变初始值

//3.1.1 输出右下三角字符图形
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;

    int i, j;

    for (i = 0; i < ROW; i++) {
        for (j = i; j < ROW; j++)
            putchar(' ');
        for (j = ROW-i-1; j < ROW; j++)
            putchar('*');

        putchar('\n');
    }
    return 0;
}
Result
//3.1.2 输出右上三角字符图形
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;

    int i, j;

    for (i = 0; i < ROW; i++) {
        for (j = ROW-i-1; j < ROW; j++)
            putchar(' ');
        for (j = i; j < ROW; j++)
            putchar('*');

        putchar('\n');
    }
    return 0;
}
Result

注意上面两个图形中,空格和星号的算法是相反的。至此,上下左右四种三角*已经全部列出。

//3.1.3 输出等腰三角字符图形
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    int i, j;

    for( i = 0; i < ROW + 1; i++ )
    {
        for( j = i; j < ROW; j++ )
            printf( " " );
        for( j = ROW - 2*i-1; j < ROW; j++ )
            printf( "*" );
        printf( "\n" );
    }
    return 0;
}
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采用自顶向下的方法来分析本程序的算法:
首先删除空格输出的循环控制

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然后我们就得到了星号的输出格式:每行2n+1个。
采用改变初始值的方式,即:for(j = ROW - (2 * i +1); j < ROW; j++) putchar('*');

接着,在输出星号之前加入空格输出,为递减输出,即:for(j = i; j < ROW; j++) putchar(' ');

再难一点:

//3.1.4 输出菱形
#include 

int main () {
    const int ROW = 5;
    int i, j;

    for( i = 0; i < ROW + 1; i++ )
    {
        for( j = i; j < ROW; j++ )
            printf( " " );
        for( j = ROW - 2*i-1; j < ROW; j++ )
            printf( "*" );
        printf( "\n" );
    }
    for( i = ROW; i > 0; i-- )
    {
        for( j = ROW - i; j >= 0; j-- )
            printf( " " );
        for( j = 2 * i - 2; j >= 0; j-- )
            printf( "*" );
        printf( "\n" );
    }
    return 0;
}
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Result

还能不能再难一点?——可以,来一个平行四边形!

待补充。

最后再来一个装比一点的:

#include 
#include 

int main(int argc, char *argv[]) {
    float x,y,z;
    for (y = 1.5f; y > -1.5f; y-=0.1f) {
        for (x = -1.5f; x<1.5f; x+=0.05f) {
            z = x*x + y*y - 1;
            putchar(z*z*z - x*x*y*y*y <= 0.0f ? ".:-=+*#%@"[(int)(z*z*z - x*x*y*y*y*-8.0f)] : ' ');
        }
        putchar('\n');
    }
    return 0;
    getchar();
}
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