本文旨在指导读者使用 Java 循环语句打印出一个特定的菱形图案。我们将从一个初步的实现方案入手，逐步分析其不足之处，并通过引入变量、优化循环条件、提取方法等手段，最终实现一个更简洁、高效的代码版本。同时，还会介绍一些 Java 进阶技巧，帮助读者提升编程能力。
初步实现与问题分析
首先，我们来看一个初步的实现方案，它可以打印出菱形图案的上半部分：
public class DiamondPattern {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
for (int j = i; j < 5; j++) {
System.out.print(".");
}
if (i <= 5) {
for (int k = 1; k <= i * 2 - 1; k++) {
System.out.print(i);
}
}
for (int j = i; j < 5; j++) {
System.out.print(".");
}
System.out.println();
}
}
}这段代码的主要思路是使用嵌套循环，外层循环控制行数，内层循环分别打印点号和数字。然而，这段代码存在一些问题：
- 只能打印菱形图案的上半部分。
- 代码逻辑较为复杂，可读性较差。
- 存在重复代码，例如打印点号的循环。
优化方案：引入变量与解耦
为了解决上述问题，我们可以引入变量来解耦数字和点号的打印逻辑。具体来说，我们可以计算出每一行需要打印的数字个数和点号个数，然后使用循环来打印它们。
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public class DiamondPatternOptimized {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
int digits;
if (i <= 5) {
digits = i * 2 - 1;
} else {
digits = (10 - i) * 2 - 1;
}
int dots = (9 - digits) / 2;
for (int j = 0; j < dots; j++) {
System.out.print(".");
}
for (int k = 0; k < digits; k++) {
System.out.print(i);
}
for (int j = 0; j < dots; j++) {
System.out.print(".");
}
System.out.println();
}
}
}在这个优化后的版本中，我们首先根据行数 i 计算出需要打印的数字个数 digits 和点号个数 dots。然后，我们使用循环来打印这些字符。这样做的好处是，我们可以更容易地控制每一行需要打印的内容，并且代码逻辑更加清晰。
进一步优化：提取方法与使用 String.repeat
为了进一步提高代码的可读性和可维护性，我们可以将打印点号的逻辑提取到一个单独的方法中。此外，我们还可以使用 Java 11 引入的 String.repeat 方法来简化代码。
public class DiamondPatternAdvanced {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
int digits;
if (i <= 5) {
digits = i * 2 - 1;
} else {
digits = (10 - i) * 2 - 1;
}
int dots = (9 - digits) / 2;
printDots(dots);
System.out.print(String.valueOf(i).repeat(digits));
printDots(dots);
System.out.println();
}
}
private static void printDots(int dots) {
System.out.print(".".repeat(dots));
}
}在这个更高级的版本中，我们定义了一个 printDots 方法来打印指定数量的点号。我们还使用了 String.valueOf(i).repeat(digits) 来打印指定数量的数字。这样做的好处是，代码更加简洁、易读，并且更容易维护。
更高级的优化：三元运算符与 Math.abs()
对于计算 digits 的 if 语句，可以使用三元运算符来简化代码：
int digits = (i <= 5) ? (i * 2 - 1) : ((10 - i) * 2 - 1);
此外，还可以使用 Math.abs() 函数来消除 if 语句：
int digits = (5 - Math.abs(i - 5)) * 2 - 1; int dots = (9 - digits) / 2;
注意事项与总结
- 在编写循环代码时，要注意循环条件的设置，避免出现死循环。
- 要尽可能地将代码分解成小的、可重用的模块，提高代码的可读性和可维护性。
- 要善于利用 Java 提供的各种 API，简化代码，提高效率。
- 代码优化是一个持续的过程，要不断地学习新的技术和方法，提高自己的编程能力。
通过本文的学习，相信读者已经掌握了使用 Java 循环语句打印菱形图案的基本方法，并了解了一些代码优化的技巧。希望读者能够在实践中不断地学习和提高，成为一名优秀的 Java 程序员。
