java 金字塔 空心金字塔 空心菱形 详解（通俗易懂）

目录

一、前言

二、金字塔：

        1.思路分析：

        2.代码演示：

三、空心金字塔：

        1.思路分析：

        2.代码演示：

四、空心菱形：

        1.思路分析:

        2.代码演示:

五、完结撒❀：

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一、前言

                大家好，今天和大家分享以下用java如何打印出金字塔，空心金字塔以及空心菱形，我会一一进行代码演示，并尽量做一些注释，帮助大家理解。

二、金字塔：

        1.思路分析：

        首先我们希望代码的运行效果可以如下gif图所示:

        分析I：仔细观察打印出的金字塔，我们发现从第一层开始，每一层的 * 的数量越来越多，而且呈现出1，3，5，7，9，11......2n-1 的规律，那么我们就权且以2n-1为每层 * 的数量。

        分析II：除了最后一行外，每层的 * 前面都会有空格，所以我们要想打印出金字塔，就必须在每层先打印空格，再打印 * ，打印完一层的再打印下一层。那么，如何得知每层 * 前面需要打印空格的数量呢？下面我们以一个5层的金字塔为栗，一起找找规律。

        如图：

        

        假设我们就有这么一个5层的金字塔，从左边白线开始到中间的灰线，是1-5个位置 , 即金字塔中间灰线上的 * 是第五个位置，那么大家可以发现，在每层的前五个位置中，第五个的位置都是 * ，而每层前面的空格数则是4，3，2，1依次递减，到了第五层就没有空格了。即每层前五个位置状况如下:
        第一层 ----- 4个空格+1个 *  

        第二层 ----- 3个空格+2个 * 

        第三层 ----- 2个空格+3个 *

        第四层 ----- 1个空格+4个 *

        第五层 ----- 0个空格+5个 *

        结论：每层前面的空格数 = 总的楼层数 - 当前楼层编号。

        2.代码演示：

        ，经过分析I和分析II，我们以及可以敲代码了，我们以Pyramid类作为演示类，

        Pyramid类代码如下：

package csdn2022.pyramid;

import java.util.Scanner;

public class Pyramid {
    public static void main(String[] args) {
    //we try printing a solid pyramid.
        Scanner sc = new Scanner(System.in);

        System.out.println("------------------------------------------");
        System.out.println("请输入你想得到的金字塔的层数：");
        int floors = sc.nextInt();
        for (int i = 1; i <= floors; ++i) {
			/*
				print " " before print "*"
				The number of " " is (floors - i),
				actually it's Total floor number minus current floor number.
				打印出每层中 * 前面的空格，实际上空格的数量 = 总的楼层数 - 当前层编号。
			*/
            for (int k = 1; k <= (floors - i); ++k) {
                System.out.print(" ");
            } //第一个for打印出每层前面的空格

            for (int j = 1; j <= (2*i-1); ++j) {
                System.out.print("*");
            } //第二个for打印出每层的 * 
            System.out.println();
              //两个for完了，换行打印下一层
        }
        System.out.println("------------------------------------------");

        sc.close();
    }
}

                运行效果:(如下gif图)

三、空心金字塔：

        1.思路分析：

                首先我们肯定希望代码的运行效果如下gif图所示:

                分析I：金字塔每层 * 的数量，（此处为空心金字塔，可对应理解为金字塔每层需要输出的元素的多少）， 以及每层第一个 * 之前需要打印出空格的数量，我们都在金字塔的思路分析中详细讲过，有同学如果是跳转过来看的，可以回去看看金字塔部分的思路分析。

                分析II : 不难发现，空心金字塔和金字塔仅有一个区别，就是金字塔每层都是 * ，而空心金字塔每层除了首尾元素是 * 之外，其他都是空的，当然，除了最后一层。大家可以这么理解，将一个中间为空的大金字塔拆解为一层一层的，只要能够实现每层除了首尾为 * ，其他都是空的，那么把所有层叠加起来，也就实现了整体上为空的效果了。

                Question：那么，如何用代码实现这个变动呢？

就像我们在金字塔中演示的代码一样，我们首先肯定需要两个变量 i 和 j 来分别保存 当前楼层编号 和 每层的元素，外层for循环为 i ，代表一层一层的打印，内层仍是两个for循环，第一个for循环打印出每层前面的空格，第二个for循环用于输出元素。但是第二个for循环要出现变化，我们需要在第二个for循环内增加一个if的条件语句进行判断，如果当前打印的是每层的首尾元素，或者正在打印最后一行的元素，那我们就输出 * ,反之，我们就输出空格，如此便可实现需求。

        2.代码演示：

package csdn2022.pyramid;

import java.util.Scanner;

public class HollowPyramid {
    public static void main(String[] args) {
    //requirement : 打印出空心金字塔
        int floors;
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入空心金字塔总的楼层数");
        floors = sc.nextInt();  //Enter the total number of floors
        for (int i = 1; i <= floors; ++i) {
            for1 :
            for (int t = 1; t <= (floors - i); ++t) { //the number of " " boil down to (floors - i3)
                System.out.print(" ");
            }
            /*
                上面这个for1循环是为了打印出每层前面的空格数
                而我们之前在讲金字塔的思路分析时，就已经说过每层前面的空格数是怎么来的。
             */

            for (int j = 1; j <= (2*i - 1); ++j) {	//remember here is "<="
                if (j == 1 || j == (2*i - 1) || i == floors) {		//Determine if it's the first position and the last position
                    System.out.print("*");
                } else {
                    System.out.print(" ");	//if it isn't, print the blank.
                }
            }
            System.out.println();
        }
        System.out.println("------------------------------------------");

        sc.close();
    }
}

                运行效果：（如下gif图）

四、空心菱形：

        1.思路分析:

                空心菱形，说白了就是给空心金字塔穿条裤子罢了，直接上运行效果GIF图看看：

        

                Δ总思路：由于上半部分和下半部分是反的，所以我们先打印上半部分，再打印下半部分，而上半部分无非就是把空心金字塔的最后一层稍作变动，因此重点就是打印菱形的下半部分。

                分析I ：刚刚展示了空心金字塔的思路分析，想必你也有了一定自己的思路，起码有一点是肯定的，这里空心金字塔的“空心”的效果，其代码实现一定是与空心金字塔同理的。因此这里就不再赘述，跳转过来的小伙伴儿可以去看看空心金字塔的思路分析II。

                分析II：需要注意的是，空心菱形中间最长的那一行不在和空心金字塔一样全是 * 了，而是也为空，这时我们只需要将if条件语句中的“是否为最后一行”这一判断给删去，只剩下“是否为首尾位置”的判断即可。

                分析III(重要)：由于我们打印是一层一层来打印的，而下半部分和上半部分截然相反，因此我们的代码实现也需要做出调整。下面我以一个5层的空心菱形为栗，给大家讲讲下半部分我们究竟该如何打印，如下图：

                首先，由于下半部分与上半部分共用一行，因此，上半部分打印出中间行后，下半部分就会比上半部分少打印一层，体现在代码上就是外层for循环的条件语句从 i <= floors; 变成了 i < floors;，然后，就是下半部分打印的两个重点：①每层前的空格数，②每层对首尾元素的判断。

                ①先来说说每层前的空格数，注意看上图，下半部分，第一行前有1个空格，第二行前有两个空格，第三行前有三个空格.......，所以每层前面的空格数就等于当前楼层编号！                                      ②再来说说每层对首尾元素的判断，注意看上图，每层除去前面的空格数，打印出的元素个数相当于把正的空心金字塔倒着打印了，此处为7，5，3，1。

                大家想想在正的空心金字塔中是怎样的一个对应关系：1，2，3，4......i 层，分别对应了1，3，5，7......（2*i - 1）个元素，而再看现在倒着的空心金字塔，却是  1，2，3，4层对应了7，5，3，1个元素。

                大家有没有想过，但凡将楼层编号或者每层元素个数中一个颠倒一下，那不就对上了！所以，大家这么来看：（注意，还是5层为栗，即floors = 5）
                第1层 ---> 7个元素 ---> 2*(floors-1) - 1 个元素

                第2层 ---> 5个元素 ---> 2*(floors-2) - 1 个元素

                第3层 ---> 3个元素 ---> 2*(floors-3) - 1 个元素

                第4层 ---> 1个元素 ---> 2*(floors-4) - 1 个元素

                ....................................................

                第i层 ---> 2 * (5 - i) - 1个元素 ---> 2*(floors-i) - 1 个元素

                ，聪明的你一定已经发现了，将楼层编号与楼层数挂上钩之后，一切都回来了！没错，每层的元素个数就是 2*(floors - i) - 1。

                对了，如果实在不理解的，强烈建议大家用试数法，自己带几个数进去，拿笔画画，多试几次自然明了。                                                                                            

        2.代码演示:

package csdn2022.pyramid;

import java.util.Scanner;

public class HollowLozenge {
    public static void main(String[] args) {
    //requirement: print a hollow lozenge[ˈlɑːzɪndʒ] 打印一个空心菱形
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入你想获得的菱形的规模：（以半个菱形的高度为基准）");

        int floors;
        floors = sc.nextInt();
    //top half 上半部分代码原理与空心金字塔一致
        for (int i = 1; i <= floors; ++i) {

            for (int t = 1; t <= (floors - i); ++t) {
                System.out.print(" ");
            }

            for (int j = 1; j <= (2*i - 1); ++j) {  //remember here is "<="

                if (j == 1 || j == (2*i - 1)) {		//Determine if it's the first position and the last position
                    System.out.print("*");          //if it is, print the real element.
                } else {
                    System.out.print(" ");	        //if it isn't, print the blank.
                }
            }
            System.out.println();
        }
//(The method of Try numbers is YYDS) 下半部分代码一时不易理解，但大家记住：试数法永远滴神
        //bottom half 下半部分
        for (int i = 1; i < floors; ++i) {//注意打印下半部分时，外层for循环这里变成 < 了，而不再是 <=

            for (int t = 1; t <= i; ++t) {
                System.out.print(" ");
            }
				/*
					lozenge:top half and bottom half share the middle line,
					so bottom half lacks one line.
					in bottom half,the number of " " is just i(equals floors numerically)
				*/

            for (int j = 1; j <= 2*(floors - i) - 1; ++j) {

                if (j == 1 || j == (2*(floors - i) - 1)) {
                    System.out.print("*");
                } else {
                    System.out.print(" ");	//if it isn't, print the blank.
                }
            }
            System.out.println();
            /*
            How to understand the bottom half' code？
                //（level - i） is truly likely the reverse arrangement: (下半部分像一个倒置排列的上半部分-1行)
                    like floors = 5,
                    floors - 1 = 4;
                    floors - 2 = 3;
                    floors - 3 = 2;
                    floors - 4 = 1;
                so (floors - i)= like positive-going arrangement.
                //remember it is "<=".
                //Determine if it's the first position and the last position.
            */
        }

        sc.close();
    }
}

                运行效果:(如下GIF图) 

五、完结撒❀：

                其实，java打印空心XXX没有太大的难度，也没有考算法，无非是对自我编程思维的锻炼，恭喜你看到这里，感谢阅读！

System.out.println("------------------------------------------------------------------------------------------");