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Java 循環實戰精講：九九乘法表、三角形圖案與水仙花數

編輯：Java 程式設計入門

前言：循環控制是程式設計基石

巢狀循環、條件判斷、數學運算的綜合運用，是從新手邁向進階的必經之路。本文精選三大經典案例，通過代碼實現 → 邏輯拆解 → 變體擴展的模式，助你徹底掌握循環精髓。

案例一：九九乘法表——雙層循環的經典應用

核心邏輯

外層循環控制行數（被乘數 b：1~9）
內層循環控制每行列數（乘數 a：1~b）
利用 \t 制表符對齊輸出

標準實現

public class MultiplicationTable {
    public static void main(String[] args) {
        for (int b = 1; b < 10; b++) {        // 行：被乘數
            for (int a = 1; a <= b; a++) {    // 列：乘數
                System.out.print(a + "*" + b + "=" + (a * b) + "\t");
            }
            System.out.println(); // 換行
        }
    }
}

輸出效果

1*1=1	
1*2=2	2*2=4	
1*3=3	2*3=6	3*3=9	
...
1*9=9	2*9=18	...	9*9=81

進階變體：右對齊/倒序/完整矩陣

// 變體1：完整 9x9 矩陣（去除 a<=b 條件）
for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    for (int j = 1; j <= 9; j++) {
        System.out.printf("%d*%d=%-3d", j, i, i*j);
    }
    System.out.println();
}

// 變體2：倒序輸出
for (int i = 9; i >= 1; i--) {
    for (int j = 1; j <= i; j++) { ... }
}

案例二：三角形圖案大全——掌握空格與星號的幾何關係

關鍵洞察：每行由 前導空格 + 星號組成，行號 i 決定兩者數量。

四大基礎圖案統一框架

public class TrianglePatterns {
    public static void main(String[] args) {
        printLeftAligned(5);      // 左對齊直角三角形
        printRightAligned(5);     // 右對齊直角三角形
        printIsosceles(5);        // 等腰三角形
        printDiamond(5);          // 菱形（上下兩個等腰三角形）
    }

    // 1. 左對齊：*
    //            **
    //            ***
    public static void printLeftAligned(int n) {
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            for (int j = 1; j <= i; j++) System.out.print("*");
            System.out.println();
        }
    }

    // 2. 右對齊：    *
    //               **
    //              ***
    public static void printRightAligned(int n) {
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            for (int k = 1; k <= n - i; k++) System.out.print(" "); // 空格遞減
            for (int j = 1; j <= i; j++) System.out.print("*");
            System.out.println();
        }
    }

    // 3. 等腰三角形：  *
    //                  ***
    //                 *****
    public static void printIsosceles(int n) {
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            for (int k = 1; k <= n - i; k++) System.out.print(" ");       // 空格：n-i
            for (int j = 1; j <= 2 * i - 1; j++) System.out.print("*");   // 星號：2i-1
            System.out.println();
        }
    }

    // 4. 菱形 = 正向等腰 + 反向等腰
    public static void printDiamond(int n) {
        printIsosceles(n); // 上半部分
        for (int i = n - 1; i >= 1; i--) { // 下半部分（倒序，不含中線）
            for (int k = 1; k <= n - i; k++) System.out.print(" ");
            for (int j = 1; j <= 2 * i - 1; j++) System.out.print("*");
            System.out.println();
        }
    }
}

通用推導公式（行號 i，總行數 n）

圖案類型	前導空格數	星號數	備註
左對齊直角	0	i	最簡單
右對齊直角	n - i	i	空格遞減
等腰三角形	n - i	2*i - 1	星號奇數遞增
菱形上半	n - i	2*i - 1	i: 1~n
菱形下半	i - 1	2*(n-i) + 1	i: n-1~1

案例三：水仙花數——數學定義與數位拆解技巧

定義

三位數 abc，滿足 a³ + b³ + c³ = abc。例如 153 = 1³ + 5³ + 3³。

核心技巧：數位拆解

int num = 153;
int hundred = num / 100;        // 百位：1
int ten = (num / 10) % 10;      // 十位：5
int unit = num % 10;            // 個位：3

完整實現

public class NarcissisticNumber {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("所有三位數水仙花數：");
        for (int i = 100; i < 1000; i++) {
            int a = i / 100;
            int b = (i / 10) % 10;
            int c = i % 10;
            if (i == a*a*a + b*b*b + c*c*c) {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

輸出結果

擴展：N 位數阿姆斯壯數（通用解法）

public static boolean isArmstrong(int num) {
    String s = String.valueOf(num);
    int n = s.length();
    int sum = 0;
    for (char ch : s.toCharArray()) {
        int digit = ch - '0';
        sum += Math.pow(digit, n);
    }
    return sum == num;
}