如何在 N x (N+1) 个矩形中打印数字？答案

【问题标题】：How to print numbers in N x (N+1) rectangles?如何在 N x (N+1) 个矩形中打印数字？
【发布时间】：2019-06-20 12:42:21
【问题描述】：

程序应该从用户那里获取一个整数并打印如下所示的模式。如果 n=3，那么

如果n=4，那么

如果 n=5，那么

等等

这是尝试过的。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int pattern[10][10], i, j, n;
    cout << "Enter dimension of square matrix: ";
    cin >> n;
    for (i = 0;i <= n;i++)
    {
        pattern[i][0] = n;
        pattern[i][n - 1] = n;
    }
    for (j = 1;j < n - 2;j++)
    {
        pattern[0][j] = n;
        pattern[n][j] = n;
    }
    for (i = 1;i < n - 1;i++)
    {
        for (j = 1;j < n - 2;j++)
        {
            pattern[i][j] = i;
        }
    }
    for (i = 0;i <=n;i++)
    {
        for (j = 0;j < n;j++)
        {
            cout << pattern[i][j];
            cout << "\t";
        }
        cout << "\n";
    }
    return 0;
}

我得到了正确的模式，但在某些地方，有一些垃圾值（或其他东西）

【问题讨论】：

简化！首先，实际上向我们展示对于n 的特定值，您将获得什么输出。其次，在程序中修复n 的值（使用const int n = 42），而不是从std::cin 读取。然后你可以放弃对你的程序需要做什么的复杂解释，只需替换为“我正在绘制一个固定大小的正方形，边框为一个值，并填充了增加值的行”，然后向我们展示你的特定 n 的所需输出。
这里是for (j = 1;j < n - 2;j++)，应该是for (j = 1;j < n - 1;j++)。你只是忘记了一个元素

标签： c++ loops for-loop if-statement

【解决方案1】：

以清晰、简洁的方式非常简单：

#include<iostream>

int main()
{
    int n = 0;
    std::cout << "Enter dimension of square matrix: ";
    std::cin >> n;

    for (int i = 0; i < n + 1; ++i) {
        for (int j = 0; j < n; ++j) {
            // if on the first or last column or row: print n, else: print i
            std::cout << ((i == 0 || j == 0 || i == n || j == n-1) ? n : i) << '\t';
        }
        std::cout << '\n';
    }

    return 0;
}

示例输出：

Enter dimension of square matrix: 5
5   5   5   5   5
5   1   1   1   5
5   2   2   2   5
5   3   3   3   5
5   4   4   4   5
5   5   5   5   5

【讨论】：

【解决方案2】：

你是在正确的方式！一些简单的改变就会给出正确的答案。

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
    int pattern[10][10], i, j, n;
    cout << "Enter dimension of square matrix: ";
    cin >> n;
    for (i = 0;i <= n;i++)
    {
        pattern[i][0] = n;
        pattern[i][n - 1] = n;
    }
    for (j = 1;j <n ;j++)
    {
        pattern[0][j] = n;
        pattern[n][j] = n;
    }
    for (i = 1;i < n ;i++)
    {
        for (j = 1;j < n -1;j++)
        {
            pattern[i][j] = i;
        }
    }
    for (i = 0;i <=n;i++)
    {
        for (j = 0;j < n;j++)
        {
            cout << pattern[i][j];
            cout << "\t";
        }
        cout << "\n";
    }
    return 0;
}

【讨论】：

【解决方案3】：

我认为你把事情复杂化了——绝对不需要二维数组和所有循环。

您可以只使用基本的辅助函数printer，它会打印带有嵌套数字 i 的版本，并在从 1 到最后一个数字（例如 5）的循环中执行它。

#include <cstdio>
#include <iostream>

int main() {

    unsigned user_input = 5; // change to ask for actual user input

    // Helper function, i.e. for 3 it prints 53335
    auto printer = [](unsigned i) {
        for (unsigned n = 0; n < user_input; ++n) {
            if (n == 0 || n + 1 == user_input) std::cout << user_input;
            else std::cout << i;
        }
        std::cout << '\n';
    };

    printer(user_input); // print 55555

    // print the rest 51115, 52225 ... up to 55555 again
    for (unsigned i = 1; i <= user_input; ++i) printer(i);
}

如果您认为在其他地方也需要 printer 函数或者不想使用 lambda，您当然可以移动它并给它一个这样的签名：

void printer(unsigned i, unsigned user_input) { 
    /* copy-paste the code from printer */ 
}

【讨论】：

如有必要，<< '\t' 可以添加到唯一带有 if 的行的末尾之前。但是问题的示例输出没有选项卡（atm）。

【解决方案4】：

其实并不需要定义一个数组来输出模式。

你只需要两个循环。

这是一个演示程序。

#include <iostream> 

int main() 
{
    while ( true )
    {
        const unsigned int MAX_VALUE = 10;

        std::cout << "Enter a non-negative number less than " 
                  << MAX_VALUE << " (0 - exit): ";

        unsigned int n;

        if ( not ( std::cin >> n ) or ( n == 0 ) ) break;

        if ( MAX_VALUE - 1 < n ) n = MAX_VALUE - 1;

        std::cout << '\n';

        for ( unsigned int i = 0; i < n + 1; i++ )
        {
            for ( unsigned int j = 0; j < n; j++ )
            {
                if ( j == 0 || j == n - 1 )
                {
                    std::cout << n;
                }
                else if ( i == 0 || i == n )
                {
                    std::cout << n;
                }
                else
                {
                    std::cout << i;
                }                    
            }

            std::cout << '\n';
        }

        std::cout << '\n';
    }
}

它的输出可能看起来像

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 1

1
1

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 2

22
22
22

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 3

333
313
323
333

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 4

4444
4114
4224
4334
4444

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 5

55555
51115
52225
53335
54445
55555

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 6

666666
611116
622226
633336
644446
655556
666666

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 7

7777777
7111117
7222227
7333337
7444447
7555557
7666667
7777777

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 8

88888888
81111118
82222228
83333338
84444448
85555558
86666668
87777778
88888888

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 9

999999999
911111119
922222229
933333339
944444449
955555559
966666669
977777779
988888889
999999999

Enter a non-negative number less than 10 (0 - exit): 0

也就是说，您可以将填充数组的所有循环替换为输出模式的一对循环中的 if 语句。

if 语句可以通过以下方式替换条件运算符

for ( unsigned int i = 0; i < n + 1; i++ )
{
    for ( unsigned int j = 0; j < n; j++ )
    {
        std::cout << ( i % n == 0 || j % ( n - 1 ) == 0 ? n : i );
    }         
    std::cout << '\n';
}

仅对数字[1, 9] 输出模式的限制是人为的。

将范围至少设置为[1, 255] 会更合理，其中255 是可以存储在unsigned char 类型的对象中的最大值。

可以通过表达式获取值

std::numeric_limits<unsigned char>::max()

要对齐输出的列，您可以使用标准函数std::setw 设置输出字段的宽度。

考虑到所有这些，程序可以如下所示。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <limits>

int main()
{
    while ( true )
    {
        const unsigned int Base = 10;
        const unsigned int MAX_VALUE = std::numeric_limits<unsigned char>::max();

        std::cout << "Enter a non-negative number less than or equal to " 
                  << MAX_VALUE << " (0 - exit): ";

        unsigned int n = 0;

        if ( not ( std::cin >> n ) || ( n == 0 ) ) break;

        if ( MAX_VALUE < n ) n = MAX_VALUE;

        //  Calculating the width of numbers plus one space between them.
        int number_width = 1;

        unsigned int tmp = n;
        do { ++number_width; } while ( tmp /= Base );

        std::cout << '\n';

        for ( unsigned int i = 0; i < n + 1; i++ )
        {
            for ( unsigned int j = 0; j < n; j++ )
            {
                std::cout << std::setw( number_width )
                          << ( i % n == 0 || j % ( n - 1 ) == 0 ? n : i );
            }
            std::cout << '\n';
        }

        std::cout << '\n';
    }
}

程序输出可能看起来像

Enter a non-negative number less than 255 (0 - exit): 20

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

Enter a non-negative number less than 255 (0 - exit): 0

至于您的代码，那么对于初学者，您应该检查用户输入的数字是否大于9

例如在这对循环中

for (i = 1;i < n - 1;i++)
{
    for (j = 1;j < n - 2;j++)
    {
        pattern[i][j] = i;
    }
}

条件至少应该看起来像

for (i = 1; i < n; i++)
{
    for (j = 1; j < n - 1; j++ )
    {
        pattern[i][j] = i;
    }
}

因为图案的高度等于n + 1，宽度等于n。因此，如果要排除最后一行和最后一列，则必须在循环条件中相应地使用表达式n 和n - 1。

【讨论】：