Java 图形编程指南：掌握打印图案的技巧

在许多 Java 面试中，星形、数字和字符图案是检验逻辑思维和编码能力时最常被问到的内容。Java 中的图案程序可以帮助你磨练循环概念（特别是 for 循环）以及在 Java 中解决问题的技巧。如果你正在寻找一个能提供所有 Java 图形程序及解决方案的地方，不用再找了，就在这里。

在这里，我们为您精心整理了 Java 顶尖的图形练习题。

> 前置条件：请记住，要学习图形程序，你必须了解 Java 循环（for, while, do-while）和基本语法。

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Java 图形程序：不仅仅是面试题

在深入代码之前，我们想先聊聊为什么在 2026 年，我们依然要关注这些看似简单的图形打印。这不仅仅是为了通过面试。在我们最近的内部培训中，我们发现，对于初学者来说，理解二维数组（2D Arrays）、矩阵操作以及甚至图像处理的基础，都始于对这些嵌套循环的深刻理解。这就像练武术的马步，虽然枯燥，却是内功的基石。

在这里，你将找到前 25 个 Java 图形程序及其完整的代码和解释。但与传统的教程不同，我们将结合现代的开发理念，展示如何像一名资深工程师一样思考这些问题。

1. 空心正方形图案

这个程序打印一个正方形，其边框由星号 (*) 填充，内部是空心的（由空格填充）。

import java.util.*;

public class Geeks {
    
    public static void printPattern(int n)
    {
        int i, j;
        
        // 外层循环处理行数
        for (i = 0; i < n; i++) {
            
            // 内层循环处理列数
            for (j = 0; j < n; j++) {
                
                // 只有当位于第一行、最后一行、
                // 第一列或最后一列时才打印星号
                if (i == 0 || j == 0 || i == n - 1
                    || j == n - 1) {
                    System.out.print("*");
                }
                
                // 否则仅打印空格
                else {
                    System.out.print(" ");
                }
            }
            System.out.println();
        }
    }

    // 主函数
    public static void main(String args[])
    {
        int n = 6;
        printPattern(n);
    }
}

Output

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

2. 数字三角形图案

打印一个直角三角形，其中的数字按行递增，并右对齐。

import java.util.*;

public class Geeks {
    
    // 用于演示图案的函数
    public static void printPattern(int n)
    {
        int i, j;
        
        // 外层循环处理行数
        for (i = 1; i <= n; i++) {
            
            // 内层循环打印空格
            for (j = 1; j <= n - i; j++) {
                System.out.print(" ");
            }
            
            // 内层循环打印星号
            for (j = 1; j <= i; j++) {
                System.out.print(i + " ");
            }
            
            // 每一行结束后换行
            System.out.println();
        }
    }

    // 主函数
    public static void main(String args[])
    {
        int n = 6;
        printPattern(n);
    }
}

Output

     1 
    2 2 
   3 3 3 
  4 4 4 4 
 5 5 5 5 5 
6 6 6 6 6 6

3. 数字递增金字塔图案

打印一个金字塔，其中每一行包含从 1 到该行序号的数字。

import java.util.*;

public class Geeks {
    
    // 用于演示图案的函数
    public static void printPattern(int n)
    {
        int i, j;
        
        // 外层循环处理行数
        for (i = 1; i <= n; i++) {
            
            // 内层循环处理列数
            for (j = 1; j <= i; j++) {
                
                // 打印列值，直到达到该行的行号值
                System.out.print(j + " ");
            }

            // 每一行结束后换行
            System.out.println();
        }
    }

    // 主函数
    public static void main(String args[])
    {
        int n = 6;
        printPattern(n);
    }
}

Output

1 
1 2 
1 2 3 
1 2 3 4 
1 2 3 4 5 
1 2 3 4 5 6

4. 数字递增倒金字塔图案

这是一个倒金字塔，每一行从 1 开始，到该行的计数结束，元素数量依次递减。

import java.util.*;

public class Geeks {
        public static void printPattern(int n)
    {
        int i, j;
        
        // 外层循环处理行数
        for (i = n; i >= 1; i--) {
            
            // 内层循环处理列数
            for (j = 1; j <= i; j++) {
                
                // 打印列值
                // 直到达到该行的值
                System.out.print(j + " ");
            }

            // 每一行结束后换行
            System.out.println();
        }
    }

    // 主函数
    public static void main(String args[])
    {
        int n = 6;
        printPattern(n);
    }
}

Output

1 2 3 4 5 6 
1 2 3 4 5 
1 2 3 4 
1 2 3 
1 2 
1 

进阶挑战：弗洛伊德三角形

在掌握了基础形状后，让我们尝试一个稍微复杂一点的经典案例——弗洛伊德三角形。这不仅是打印数字，更是考验我们对计数器变量的控制能力。在 2026 年的代码审查中，我们会非常看重变量的作用域清晰度。

public class FloydTriangle {
    public static void printFloyd(int n) {
        int counter = 1;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            for (int j = 1; j <= i; j++) {
                System.out.print(counter + " ");
                counter++; // 计数器递增，不依赖于循环变量
            }
            System.out.println();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        int n = 6;
        printFloyd(n);
    }
}

Output

1 
2 3 
4 5 6 
7 8 9 10 
11 12 13 14 15 
16 17 18 19 20 21

2026 视角：从 "Vibe Coding" 到生产级代码质量

你可能听说过最近流行的 "Vibe Coding"（氛围编程），即主要依赖 AI 来生成直觉性的代码。然而，当你面对复杂的图形逻辑或需要高性能输出时，单纯依赖 AI 生成的嵌套循环可能会导致灾难性的性能问题。

在我们最近的一个项目中，我们需要实时渲染基于用户输入的动态网格布局。起初，AI 生成了一段看似完美的代码，但在处理大规模数据（n > 10000）时，控制台输出的 I/O 成本成为了瓶颈。这让我们意识到，作为开发者，我们需要理解代码背后的每一步。

性能优化与 StringBuilder

让我们看一个优化前后的对比。标准的 INLINECODE0e91d511 在循环中调用开销巨大。在生产环境中，我们通常推荐使用 INLINECODE5ed8028b 来构建输出字符串，然后一次性打印。

优化前（标准面试写法）：

// 频繁的 I/O 操作，在 n 极大时效率较低
for (int i = 0; i < n; i++) {
    for (int j = 0; j < n; j++) {
        System.out.print("*");
    }
    System.out.println();
}

优化后（工程化写法）：

public static void printPatternOptimized(int n) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    // 预估容量，避免扩容开销，这在处理大数据量时至关重要
    sb.ensureCapacity(n * (n + 1)); 
    
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            sb.append("*");
        }
        sb.append("
");
    }
    // 一次性输出，大幅降低系统调用开销
    System.out.print(sb.toString());
}

现代 AI 辅助工作流

在 2026 年，我们不再只是死记硬背这些模式。我们使用 Cursor 或 GitHub Copilot 等工具来辅助我们。

• Prompt Engineering（提示词工程）: "生成一个打印 6×6 空心正方形的 Java 方法，使用 for 循环，并包含边界条件检查。"
• LLM 驱动的调试: 如果你发现图形打印错位，你可以直接把错误的输出和代码扔给 AI Agent，问："为什么最后一颗星星打印在了下一行？" 它能迅速定位 System.out.println 的位置问题。

常见陷阱与真实场景分析

在我们编写这些程序时，有几个最容易出错的地方，也是我们在面试中特别关注的细节：

• 索引越界: 在处理二维逻辑时，很容易混淆 INLINECODE8a433322 和 INLINECODE0cdb4e75。这就是为什么我们在空心正方形的例子中显式地检查 i == n - 1。
• 整数溢出: 虽然在打印星号时很少见，但在打印数字模式（如弗洛伊德三角形）时，如果 INLINECODE67fe1a97 很大，INLINECODE5e3b54d4 变量可能会溢出。在 64 位服务器普及的今天，使用 long 可能是更安全的选择，尽管控制台宽度限制了可视范围。
• 可读性 vs. 简洁性: 写单行代码虽然很酷，比如 for(int i=0;i++<n;System.out.println())，但在团队协作中，这被视为 "Bad Smell"。我们更倾向于展开写法，以便于后续维护。

总结

通过这些 Java 图形程序，我们不仅是在学习如何打印星星和数字，更是在训练我们的算法思维。无论技术栈如何演变，从当前的 Java 21 到未来的 Java 25，无论是否拥抱 Agentic AI，对循环、条件和边界条件的深刻理解，始终是我们作为工程师的核心竞争力。

我们建议你自己在 IDE 中运行一下上面的代码，尝试修改 n 的值，甚至混合不同的模式（比如打印一个菱形）。在下一次面试中，当被问到这个问题时，你可以不仅给出代码，还能从性能和可读性的角度分析它，这一定会让面试官眼前一亮。