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程式入門經典：用迴圈打印星星圖案（三角形、菱形、楊輝三角）

編輯：關於C

前言

「打印星星」是無數程式設計初學者的第一個迴圈練習。透過控制列（行）與欄（列）的巢狀迴圈，配合空格與星號的輸出邏輯，能訓練對索引邊界、幾何規律、條件判斷的直覺理解。本文整理六大經典圖案與一個數字圖案，附帶通用思維框架。

通用分析框架

確定總行數 rows。
外層迴圈 遍歷行號 r = 0 .. rows-1（或 1..rows）。
內層迴圈 遍歷列號 c，根據圖案幾何特徵決定輸出 '*' 或 ' '。
行末換行。

關鍵在於推導「第 r 行，第 c 列是否印星星」的布林條件或區間範圍。

經典圖案實作（以 9 列為例）

1. 正三角形


void triangle_up(void) {
    for (int r = 1; r <= 9; ++r) {
        for (int c = 1; c <= r; ++c) putchar('*');
        putchar('\n');
    }
}

規律：第 r 行印 r 顆星。

2. 倒三角形


void triangle_down(void) {
    for (int r = 9; r >= 1; --r) {
        for (int c = 1; c <= r; ++c) putchar('*');
        putchar('\n');
    }
}

規律：行號遞減，星數同步遞減。

3. 左對齊等腰三角（含空格補齊）


void triangle_left(void) {
    const int MID = 5;  // 總寬度 9，中線索引 4（0-based）或 5（1-based）
    for (int r = -4; r <= 4; ++r) {
        int stars = 5 - abs(r);  // 1,2,3,4,5,4,3,2,1
        for (int c = 1; c <= stars; ++c) putchar('*');
        for (int c = stars + 1; c <= 5; ++c) putchar(' ');
        putchar('\n');
    }
}

技巧：用 abs(r) 將上半部與下半部統一公式。

4. 右對齊等腰三角


void triangle_right(void) {
    for (int r = -4; r <= 4; ++r) {
        int spaces = abs(r);     // 4,3,2,1,0,1,2,3,4
        int stars  = 5 - spaces;
        for (int c = 1; c <= spaces; ++c) putchar(' ');
        for (int c = 1; c <= stars; ++c) putchar('*');
        putchar('\n');
    }
}

5. 垂直菱形（上下對稱）


void diamond_vertical(void) {
    for (int r = -4; r <= 4; ++r) {
        int spaces = abs(r);     // 左側空格
        int stars  = 5 - spaces; // 星數
        for (int c = 1; c <= spaces; ++c) putchar(' ');
        for (int c = 1; c <= stars; ++c) putchar('*');
        putchar('\n');
    }
}

實際上與右對齊三角同碼，只差視覺置中與否。

6. 水平菱形（左右對稱）


void diamond_horizontal(void) {
    for (int r = -9; r <= 0; ++r) {  // 共 10 行
        int spaces = -r;              // 9..0
        int stars  = 10 - spaces;     // 1..10
        for (int c = 1; c <= spaces; ++c) putchar(' ');
        for (int c = 1; c <= stars; ++c) putchar('*');
        putchar('\n');
    }
}

7. 數字圖案：乘法表三角（非楊輝三角）


void multiplication_triangle(void) {
    for (int r = 1; r <= 9; ++r) {
        for (int c = 1; c <= r; ++c) {
            printf("%3d ", r * c);
        }
        putchar('\n');
    }
}

註：原文標題「楊輝三角」實為乘法表三角。真正的楊輝三角需用組合數 C(n,k) 計算，見下文延伸。

延伸挑戰：真正的楊輝三角


void pascal_triangle(int rows) {
    for (int r = 0; r < rows; ++r) {
        long long val = 1;  // C(r,0)
        // 置中空格（選擇性）
        for (int s = 0; s < rows - r - 1; ++s) printf("   ");
        for (int c = 0; c <= r; ++c) {
            printf("%3lld   ", val);
            val = val * (r - c) / (c + 1);  // C(r,c+1) = C(r,c) * (r-c)/(c+1)
        }
        putchar('\n');
    }
}

進階技巧總結

參數化：將固定常數（9、5）提煉為函數參數 rows，支援任意大小。
字串建構：先用 snprintf 建構整行字串再 puts，減少 I/O 呼叫，便於重導向、單元測試。
字元自訂：將 '*' 參數化，支援 Unicode 方塊字元 "█"、表情符號 "🟢" 等。
單元測試：捕獲標準輸出與預期多行字串比對，驗證邊界（rows=0,1,負數）。

總結

星星圖案看似簡單，實則蘊含「離散幾何 → 代數條件 → 巢狀迴圈」的完整建模過程。熟練掌握 abs()、對稱軸、區間長度公式，能將 2D 圖案問題轉化為 1D 索引運算，這正是演算法思維「降維打擊」的入門練習。建議初學者嘗試：只用一個雙層迴圈，透過條件判斷同時畫出正三角、倒三角、菱形——這將強化對座標系統的掌控力。