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Java编程实践：优化星形蝴蝶图案打印算法

聖光之護

发布： 2025-10-14 11:52:48

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Java编程实践：优化星形蝴蝶图案打印算法

本文旨在解决java中打印星形蝴蝶图案时常见的格式问题。通过分析原始代码，我们发现星号后的额外空格导致图案错位，且第二部分循环起始点不当造成中间行重复。本教程将详细指导如何通过移除星号后的空格并调整第二半图案的循环起始索引，从而实现一个对齐精确、结构完整的星形蝴蝶图案，提升代码的输出质量和视觉效果。

理解星形蝴蝶图案的构建逻辑

星形蝴蝶图案是一种常见的控制台图形输出练习，它通常由两部分组成：上半部分逐渐变宽，下半部分逐渐变窄，形成对称的蝴蝶翅膀形状。其核心实现思路是利用嵌套循环来控制每行的星号数量和空格数量。

一个典型的蝴蝶图案可以通过以下结构实现：

上半部分： 随着行数增加，每侧的星号数量增加，中间的空格数量减少。
下半部分： 随着行数增加（或从最大行数递减），每侧的星号数量减少，中间的空格数量增加。

原始代码分析与问题识别

考虑一个初步尝试打印星形蝴蝶图案的Java代码片段：

public static void butterFly(int n){
    // 上半部分
    for(int i = 1; i <= n; i++){
        // 左侧星号
        for(int j = 1; j <= i; j++){
            System.out.print("* "); // 注意这里的空格
        }
        // 中间空格
        for(int j = 1; j <= 2*(n-i); j++){
            System.out.print(" ");
        }
        // 右侧星号
        for(int j = 1; j <= i; j++){
            System.out.print("* "); // 注意这里的空格
        }
        System.out.println();
    }
    // 下半部分
    for(int i = n; i >= 1; i--){ // 注意这里的循环起始点
        // 左侧星号
        for(int j = 1; j <= i; j++){
            System.out.print("* "); // 注意这里的空格
        }
        // 中间空格
        for(int j = 1; j <= 2*(n-i); j++){
            System.out.print(" ");
        }
        // 右侧星号
        for(int j = 1; j <= i; j++){
            System.out.print("* "); // 注意这里的空格
        }
        System.out.println();
    }
}

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当 n=5 时，上述代码可能产生类似如下的输出：

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*         * 
* *       * *
* * *     * * *
* * * *   * * * *
* * * * * * * * * *
* * * * * * * * * *  // 这一行是重复的
* * * *   * * * *
* * *     * * *
* *       * *
*         *

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从期望的蝴蝶图案来看，原始代码存在两个主要问题：

星号后的额外空格导致图案错位： 在 System.out.print("* ") 中，每个星号后都紧跟着一个空格。这使得图案在视觉上被拉宽，且不对齐，尤其是在星号数量较少时，这种影响更为明显。
中间行重复： 下半部分的循环从 i = n 开始，这导致当 i = n 时，下半部分会再次打印出与上半部分最后一行完全相同的行，造成图案中间行的重复。

解决方案与代码优化

针对上述问题，我们需要进行两项关键修正：

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1. 移除星号后的额外空格

将所有打印星号的语句从 System.out.print("* ") 修改为 System.out.print("*")。这样，每个星号将占据一个字符宽度，使得图案更加紧凑和对齐。

2. 调整下半部分的循环起始点

为了避免中间行重复，下半部分的循环应该从 i = n - 1 开始，而不是 i = n。这样，下半部分将从倒数第二行开始递减，与上半部分完美衔接，形成一个完整的图案。

优化后的代码实现

根据上述修正，优化后的Java代码如下：

public class ButterflyPattern {

    public static void butterFly(int n) {
        // 上半部分
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            // 左侧星号
            for (int j = 1; j <= i; j++) {
                System.out.print("*"); // 修正：移除星号后的空格
            }
            // 中间空格
            for (int j = 1; j <= 2 * (n - i); j++) {
                System.out.print(" ");
            }
            // 右侧星号
            for (int j = 1; j <= i; j++) {
                System.out.print("*"); // 修正：移除星号后的空格
            }
            System.out.println();
        }

        // 下半部分
        // 修正：循环从 n-1 开始，避免重复中间行
        for (int i = n - 1; i >= 1; i--) { 
            // 左侧星号
            for (int j = 1; j <= i; j++) {
                System.out.print("*"); // 修正：移除星号后的空格
            }
            // 中间空格
            for (int j = 1; j <= 2 * (n - i); j++) {
                System.out.print(" ");
            }
            // 右侧星号
            for (int j = 1; j <= i; j++) {
                System.out.print("*"); // 修正：移除星号后的空格
            }
            System.out.println();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int n = 5; // 可以根据需要调整 n 的值
        System.out.println("打印蝴蝶图案 (n=" + n + "):");
        butterFly(n);
    }
}

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预期输出

使用优化后的代码，当 n=5 时，将产生以下精确对齐且无重复行的蝴蝶图案：

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

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注意事项与总结

字符宽度统一： 在控制台打印图案时，确保所有打印的字符（星号、空格等）都占据相同的宽度至关重要。System.out.print("*") 确保星号只占用一个字符位，而 System.out.print(" ") 确保空格也只占用一个字符位。
循环边界条件： 精确控制循环的起始和结束条件是模式打印的关键。一个小的边界错误就可能导致图案错位、缺失或重复。在设计下半部分图案时，尤其需要注意避免与上半部分重叠。
调试技巧： 当图案输出不符合预期时，可以尝试逐步调试，或者打印出每次循环的 i 值、星号数量和空格数量，以帮助定位问题。
可扩展性： 这种基于嵌套循环的模式打印方法具有良好的可扩展性，只需调整 n 的值即可生成不同大小的蝴蝶图案。

通过上述优化，我们成功解决了Java中打印星形蝴蝶图案时常见的格式和重复行问题，实现了结构清晰、视觉效果完美的图案输出。掌握这些基本技巧对于更复杂的控制台图形编程至关重要。

以上就是Java编程实践：优化星形蝴蝶图案打印算法的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！