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Java 实例 – 打印平行四边形（千字长文）

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前言

在编程学习中，图形打印是一个经典的实践课题。通过打印不同形状的几何图形，开发者不仅能掌握循环结构和条件判断的核心语法，还能培养逻辑思维能力。今天，我们将围绕 "Java 实例 – 打印平行四边形" 这一主题展开探讨，从基础概念到代码实现，逐步拆解这一看似简单却蕴含丰富编程技巧的案例。无论是编程新手还是有一定经验的开发者，都能从中获得启发。

基础概念：什么是平行四边形？

几何学中的平行四边形

平行四边形是 "两组对边分别平行且相等" 的四边形。其特点是：

  • 相邻两边长度可以不同
  • 对角线相互平分
  • 内角对等

在代码中，我们通常通过 空格和星号（*）的排列组合 来模拟其倾斜的视觉效果。例如，一个简单的平行四边形可能呈现为：

   * * *  
  * * * *  
 * * * * *  
* * * * * *

代码视角的平行四边形

要打印这样的图形，需要解决两个核心问题：

  1. 空格的控制：每一行的起始位置需要通过空格调整倾斜角度
  2. 星号的分布：每一行的星号数量需随行数变化而增减

这两个问题可以通过 嵌套循环 结构来实现。接下来我们将通过代码示例逐步解析。

案例分析：基础版平行四边形打印

第一步：确定行数和列数

假设我们要打印一个 4行 的平行四边形，其形状如下：

   * *  
  * * *  
 * * * *  
* * * * *

观察规律：

  • 第1行：空格数为3，星号数为2
  • 第2行：空格数为2，星号数为3
  • 第3行：空格数为1，星号数为4
  • 第4行：空格数为0，星号数为5

规律总结：

  • 空格数 = 总行数 - 当前行数
  • 星号数 = 当前行数 + 1

第二步：编写基础代码

public class Parallelogram {  
    public static void main(String[] args) {  
        int rows = 4; // 设置行数  
        for (int i = 0; i < rows; i++) {  
            // 打印空格  
            for (int j = 0; j < rows - i - 1; j++) {  
                System.out.print(" ");  
            }  
            // 打印星号  
            for (int k = 0; k <= i; k++) {  
                System.out.print("* ");  
            }  
            System.out.println();  
        }  
    }  
}

代码解析

  1. 外层循环（for (int i = 0; i < rows; i++)）：控制行数，从0到rows-1循环。
  2. 空格循环（for (int j = 0; j < rows - i - 1; j++)）：
    • rows - i - 1 计算每行的空格数。例如，当i=0时，空格数为4-0-1=3。
  3. 星号循环（for (int k = 0; k <= i; k++)）：
    • k <= i 确保星号数量随行数递增，例如i=0时输出1个星号（k从0到0）。

运行结果：

   *  
  * *  
 * * *  
* * * *

第三步：调整输出格式

若希望星号之间没有空格，只需将代码中的 * 改为 *，并调整循环次数。例如：

// 打印星号部分  
for (int k = 0; k <= i; k++) {  
    System.out.print("*");  
}

进阶技巧：让平行四边形更复杂

技巧1：动态输入行数

通过 Scanner 类 让用户输入行数，增加代码的灵活性：

import java.util.Scanner;  

public class Parallelogram {  
    public static void main(String[] args) {  
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);  
        System.out.print("请输入行数：");  
        int rows = scanner.nextInt();  
        // 后续代码与基础版相同  
    }  
}

技巧2：添加边框效果

使用 # 或其他符号作为边框，增强图形的立体感。例如：

// 打印边框后的星号  
System.out.print("#");  
for (int k = 0; k <= i; k++) {  
    System.out.print("* ");  
}  
System.out.print("#");

技巧3：倒置平行四边形

通过调整循环的起始和结束条件，实现 从宽到窄的倒置效果：

// 外层循环改为从rows-1到0  
for (int i = rows - 1; i >= 0; i--) {  
    // 空格数改为 i  
    for (int j = 0; j < i; j++) {  
        System.out.print(" ");  
    }  
    // 星号数改为 rows - i  
    for (int k = 0; k < rows - i; k++) {  
        System.out.print("* ");  
    }  
    System.out.println();  
}

常见问题与解决方案

问题1：图形倾斜方向不正确

现象：图形向左倾斜而非向右。
原因：空格循环的条件设置错误。
解决：检查空格循环的条件，确保 rows - i - 1 的计算正确。

问题2：星号数量不匹配

现象：某行星号数量比预期少1。
原因：循环条件中的 <= 和 < 使用不当。
解决：确保星号循环的终止条件为 <= i（包含当前行数的增量）。

问题3：输出内容对齐异常

现象：图形整体偏移，或边框未闭合。
原因：未考虑字符串长度或边框符号的占位。
解决：使用固定长度的字符串（如 " * "）或调整循环次数。

扩展思考：平行四边形的变体与应用场景

变体1：菱形与平行四边形的结合

通过组合正向和倒置的平行四边形，可以形成类似 钻石 的形状：

// 打印上半部分（平行四边形）  
for (int i = 0; i < rows; i++) {  
    // 空格和星号逻辑与基础版相同  
}  
// 打印下半部分（倒置平行四边形）  
for (int i = rows - 2; i >= 0; i--) {  
    // 同样逻辑，但方向相反  
}

变体2：彩色平行四边形（控制台支持时）

使用 ANSI 转义码 为不同行添加颜色：

System.out.print("\033[31m"); // 红色  
System.out.print("* ");  
System.out.print("\033[0m"); // 恢复默认颜色

应用场景

  • 编程学习：巩固循环、条件判断等基础语法。
  • 面试题：考察逻辑分析与代码实现能力。
  • 图形化界面开发：作为基础图形的构建模块。

结论

通过本篇 Java 实例 – 打印平行四边形 的解析，我们不仅掌握了如何用代码实现这一图形，更深入理解了循环嵌套、条件控制等核心编程思想。从基础代码到动态参数、从单一形状到复杂变体，每个环节都体现了编程的灵活性与创造性。

对于初学者，建议从最简单的版本开始调试，逐步增加复杂度；对于中级开发者，可以尝试将代码封装为方法，或探索图形的动态显示效果。记住：编程的本质是将抽象概念转化为可执行的逻辑，而图形打印正是这一过程的生动体现。

现在，不妨动手尝试调整代码参数，或设计你自己的平行四边形变体，让代码与想象力一同飞翔！

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