数据结构算法,手把手教你怎么打印杨辉三角
发布日期:2021-05-08 05:04:42 浏览次数:20 分类:原创文章

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杨辉三角介绍

首先我们先看一下杨辉三角长什么样子

     [1],    [1,1],   [1,2,1],  [1,3,3,1], [1,4,6,4,1] 以此类推...

分析

不难发现,观察后可以得出以下结论:
1.两边都是数字"1"
2.从第三行开始,除了两边的数字"1"之外的数字都是由"肩膀上"的数字相加得到的。

代码实现

对于一些对算法不太熟悉的人,如果直接去打印,可能就比较困难,所以我们不妨拆开几步来做。

第一步:打印一个数字都是"0"的三角形

这是比较简单的,第一行是1个数字,第二行是2个数字,第三行是3个数字,以此类推,我们可以归纳得到这样一个规律:第n行有n个数字。于是很容易我们就可以写出以下代码:

public class Main {       public static void main(String[] args) throws Exception {           List<List<Integer>> list = new Main().generate(5);        System.out.println(list);    }        public List<List<Integer>> generate(int numRows) {       if (numRows == 0) {           return new ArrayList<>();    }    List<List<Integer>> linkedList = new LinkedList<>();    //行数    for (int i = 1; i <= numRows; i++) {           List<Integer> list = new LinkedList<>();        //列数        for (int j = 0; j < i; j++) {               list.add(0);        }        linkedList.add(list);    }    return linkedList;}

调用main方法我们可以在控制台看到以下输出:

[[0], [0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0]]

这里已经可以看出我们获得了一个都是"0"的三角形了!只是打印出来不好看,所以我们再写一个方法,遍历一下这个集合,打印得更好看一点。没什么技术含量,可以照抄,代码如下:

public static void printGenerate(List<List<Integer>> list){       for (int i = 0; i < list.size(); i++) {           for (int j = 0; j < list.size() - i; j++) {               //打印每一行前面的空格            System.out.print(" ");        }        List<Integer> integers = list.get(i);        for (Integer integer : integers) {               //后面的数字,再加上一个空格            System.out.print(integer + " ");        }        //换行        System.out.println();    }}

然后运行一下,我们就可以看到一个很漂亮的三角形。但是这只是第一步。

     0     0 0    0 0 0   0 0 0 0  0 0 0 0 0 

第二步:把边上的数字"0"换成数字"1"

这个其实很简单,只需要把每一列的第一个和最后一个换成1,其他的不变即可。代码如下:

public List<List<Integer>> generate(int numRows) {       if (numRows == 0) {           return new ArrayList<>();    }    List<List<Integer>> linkedList = new LinkedList<>();    for (int i = 1; i <= numRows; i++) {           List<Integer> list = new LinkedList<>();        for (int j = 0; j < i; j++) {               //判断每一列的第一个或者最后一个            if(j == 0 || j == i-1){                   //数字为1                list.add(1);            }else {                   //其他列保持不变,还是0                list.add(0);            }        }        linkedList.add(list);    }    return linkedList;}

于是我们就可以打印出这样子的三角形:

     1     1 1    1 0 1   1 0 0 1  1 0 0 0 1

第三步:中间为"0"的数字都改成用"肩膀上"的数字相加的结果

分析发现:

     [1],10        <--对应的索引值    [1,1],20 1   [1,2,1],30 1 2  [1,3,3,1],40 1 2 3 [1,4,6,4,1]50 1 2 3 4

第三行的"2"是当前集合索引是[1]的值,是由第二行(上一个集合)索引是[0]的值"1"索引是[1]的值"1"相加得到的。
第四行的第1个"3"是当前集合索引是[1]的值,是由第三行(上一个集合)索引是[0]的值"1"和索引是[1]的值"2"相加得到的。第2个"3"是当前集合索引是[2]的值,是由第三行(上一个集合)索引是[1]的值和索引是[2]的值相加得到的。
以此类推,我们可以得到这样一个结论:
除了首位和末尾的值以外,第n行的索引值为[ j ]的值是由第n-1行的索引值为[ j-1 ]和[ j ]相加得到。

所以我们可以判断从第3行开始,获取上一行的集合,然后除了首位和末尾的数值外(在第二步已经做了处理了),其他的数值都是上一行索引值为[ j-1 ]和[ j ]的值相加而成的。

public List<List<Integer>> generate(int numRows) {       if (numRows == 0) {           return new ArrayList<>();    }    List<List<Integer>> linkedList = new LinkedList<>();    List<Integer> preList = null;    for (int i = 1; i <= numRows; i++) {           List<Integer> list = new LinkedList<>();        if (i >= 3) {               //大于或等于三行则获取上一行的集合            preList = linkedList.get(i - 2);        }        for (int j = 0; j < i; j++) {               if (j == 0 || j == i - 1)            	//首位和末尾的数值都是1                list.add(1);            else {               	//非首位,非末尾的情况                if (preList != null) {                       //数值是由上一行索引值为[j-1]和索引值为[j]相加得到的                    list.add(preList.get(j - 1) + preList.get(j));                }            }        }        linkedList.add(list);    }    return linkedList;}

于是就写完了,我们可以打印出来看看结果:

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

如果输入的行数比较多,数字打印出来不对称,比如以下这样:

          1          1 1         1 2 1        1 3 3 1       1 4 6 4 1      1 5 10 10 5 1     1 6 15 20 15 6 1    1 7 21 35 35 21 7 1   1 8 28 56 70 56 28 8 1  1 9 36 84 126 126 84 36 9 1 

我们可以调整一下,以下就不去做打印的优化了,大家可以在评论里讨论,补上。
我还写了很多关于java技术的分享,有兴趣可以关注一下公众号,互相交流一下。
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