如何将打印指定图案的C++代码改写为单循环实现

问题描述 #

现有一段用于打印指定对称图案的C++代码，采用多层循环实现，需求是将其修改为仅使用一个循环完成图案打印。原代码如下：

#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int n;
    cin>>n;
    for(int i=1;i<=n;i++){
        for(int j=1;j<=i;j++){
            cout<<"*";
        }
        for(int j=1;j<=n-i;j++){
            if(j%2!=0){
                cout<<"_";
            }else{
                cout<<".";
            }
        }
        cout<<endl;
    }
    for(int i=1;i<n;i++){
        for(int j=1;j<=n-i;j++){
            cout<<"*";
        }
        for(int j=1;j<=i;j++){
            if(j%2==0){
                cout<<".";
            }else{
                cout<<"_";
            }
        }
        cout<<endl;
    }
}

当n=5时，预期输出为：

*_._.
**_._
***_.
****_
*****
****_
***_.
**_._
*_._.

解决方案：单循环实现 #

核心思路是把所有需要打印的内容（字符+换行）按顺序归入一个一维循环计数，通过计算当前位置对应的行号和列号，判断该输出什么字符。

修改后的代码：

#include<iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    cin >> n;
    // 总输出数：2n-1行，每行n个字符+1个换行，总次数为(2n-1)*(n+1)
    int total = (2 * n - 1) * (n + 1);
    
    for (int k = 0; k < total; ++k) {
        // 计算当前所在行：每行占n+1个位置（n字符+1换行）
        int row = k / (n + 1);
        // 计算当前行内位置：0~n-1是字符，n是换行
        int col = k % (n + 1);
        
        if (col == n) {
            cout << endl;
            continue;
        }
        
        // 确定当前行的星号数量
        int stars;
        if (row < n) {
            stars = row + 1; // 前n行星号从1递增到n
        } else {
            stars = 2 * n - 1 - row; // 后n-1行星号从n-1递减到1
        }
        
        if (col < stars) {
            cout << "*";
        } else {
            // 补位位置从1开始计数，奇数输出_，偶数输出.
            int pos = col - stars + 1;
            cout << (pos % 2 != 0 ? "_" : ".");
        }
    }
    return 0;
}

思路说明 #

1. 总循环次数计算：图案共有2n-1行，每行包含n个字符加1个换行符，因此总循环次数为(2n-1)*(n+1)，覆盖所有输出位置。
2. 行列映射：通过循环变量k计算当前的行号row和列号col，当col等于n时输出换行。
3. 星号数量判断：
   • 前n行（row < n）：星号数量从1递增到n，对应stars = row + 1。
   • 后n-1行（row >= n）：星号数量从n-1递减到1，对应stars = 2n -1 - row。
4. 补位字符逻辑：列号超出星号范围时，计算补位的位置序号，奇数输出_，偶数输出.，和原代码逻辑完全一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ashhar Amir