Java 面試必刷：雙層 for 循環打印空心菱形完整解析

循環嵌套經典題：空心菱形打印邏輯拆解與代碼實現

「用 for 循環打印空心菱形」是考試、面試高頻考點，考察雙層循環控制、邊界條件判斷與幾何邏輯轉化能力。本文逐行拆解算法思路，提供可直接運行的標準實現。

一、幾何規律分析

以 10 行為例（傳入偶數自動 +1 變奇數，保證對稱）：

• 菱形總行數 size（奇數）
• 中間行索引 mid = size / 2（0-based）
• 第 i 行（0 ≤ i ≤ mid）屬於上半部，星號數 = 2*i + 1，前導空格 = mid - i
• 第 i 行（mid < i < size）屬於下半部，星號數 = 2*(size - i) - 1，前導空格 = i - mid
• 空心判斷：每行首尾打印 *，中間打印空格

二、核心代碼實現

public class DiamondPrinter {

    /** 打印空心菱形
     * @param size 期望行數（偶數自動 +1） */
    public static void printHollowRhombus(int size) {
        if (size % 2 == 0) size++;          // 保證奇數行，上下對稱
        int mid = size / 2;                 // 中間行索引

        // ===== 上半部（含中間行） =====
        for (int i = 0; i <= mid; i++) {
            // 1. 前導空格
            for (int s = 0; s < mid - i; s++) System.out.print(" ");
            // 2. 星號/空心
            for (int j = 0; j < 2 * i + 1; j++) {
                if (j == 0 || j == 2 * i)   // 首尾列
                    System.out.print("*");
                else
                    System.out.print(" ");   // 中間空心
            }
            System.out.println();            // 換行
        }

        // ===== 下半部 =====
        for (int i = mid + 1; i < size; i++) {
            // 1. 前導空格
            for (int s = 0; s < i - mid; s++) System.out.print(" ");
            // 2. 星號/空心
            int stars = 2 * (size - i) - 1;  // 遞減星號數
            for (int j = 0; j < stars; j++) {
                if (j == 0 || j == stars - 1)
                    System.out.print("*");
                else
                    System.out.print(" ");
            }
            System.out.println();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        printHollowRhombus(10);  // 實際打印 11 行
    }
}

三、運行輸出效果（11 行）

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

四、關鍵點總結（面試加分項）

1. 統一變量命名：mid、stars、spaces，避免魔法數字
2. 邊界處理：偶數行自動轉奇數，mid 計算用整除
3. 空心判斷通式：j == 0 || j == rowStars - 1，適用於上/下半部
4. 可擴展性：將打印邏輯封裝為 printLine(int spaces, int stars, boolean hollow)，支援實心/空心切換
5. 複雜度：時間 O(n²)、空間 O(1)，無額外數組

五、變體練習建議

• 打印實心菱形：移除空心判斷，全行打印 *
• 打印帶顏色菱形：引入 ANSI 轉義碼 \033[31m（紅）
• 打印數字菱形：星號替換為行號或遞增數字
• 使用 StringBuilder 累積每行再一次性輸出，減少 I/O 調用