Python中那些让人望而退步的花式打印

1. 引言

在Python中有很多好玩的花式打印，对厉害的高手来说可能是小菜一碟，对入门的小白来说往往让人望而退步，我们今天就来挑战下面三个常见的花式打印吧。。。

2. 打印圣诞树

2.1 问题描述

编码实现函数*christmas_tree(height)*，该函数输入参数为一个整数表示圣诞树的高度，输出为打印高度为height的圣诞树图案，其中默认树干的高度始终为2.
样例如下：

# height = 3
*
*<strong>
</strong>***
*
*
# height = 4
*
*<strong>
</strong>*<strong>
</strong>*****
*
*
# height = 5
*
*<strong>
</strong>*<strong>
</strong>***<strong>
</strong>*******
*
*

2.2 问题分析

仔细观察上述输出图案，我们可以将圣诞树分成两部分——顶部三角形和树干。

# case: height = 4
* 3 space + 1 *
*** 2 space + 3 *
***** 1 space + 5 *
******* 0 space + 7 *
* 3 space + 1 *
* 3 space + 1 *

如果我们使用 range(height)，那么此时需要将 i 的值 0,1,2,3 映射到空格数 3,2,1,0 和 * 字符数 1,3,5,7。即如下所示：

num_space num_star
i=0 3 1
i=1 2 3
i=2 1 5
i=3 0 7
i height-i-1 i*2+1

我们将其抽象，可以使用公式 height-i-1 将 i 映射到 num_space，使用公式 i*2+1 将 i 映射到 num_star。进而，我们可以得出我们的代码实现：

def christmas_tree(height):
for i in range(height):
print(" " * (height-i-1) + "*" * (i*2+1))
for i in range(2):
print(" " * (height-1) + "*")

3. 打印字母版圣诞树

3.1 问题描述

编码实现函数 *string_christmas_tree(string)* ，它接受一个字符串作为输入，并根据字符串打印一个圣诞树图案。同样，树干的高度始终为 2。
样例如下：

# string = "abc"
a
bab
cbabc
a
a
# string = "abcd"
a
bab
cbabc
dcbabcd
a
a
# string = "abcde"
a
bab
cbabc
dcbabcd
edcbabcde
a
a

3.2 问题分析

和问题一的解决方案类似，我们可以将上述输出拆分为两部分，第一个用于顶部三角形的输出，第二部分用于主干的输出。

# case where string = "abcd"
a 3 space + string[0:0:-1] + string[:1]
bab 2 space + string[1:0:-1] + string[:2]
cbabc 1 space + string[2:0:-1] + string[:3]
dcbabcd 0 space + string[3:0:-1] + string[:4]
a 3 space + string[0]
a 3 space + string[0]

这里，如果我们使用range(len(string))，我们需要将i值0,1,2,3映射到空格数3,2,1,0，左切片0,1,2,3和右切片 1,2,3,4。即如下所示：

space left right
i=0 3 0 1
i=1 2 1 2
i=2 1 2 3
i=3 0 3 4
i len(string)-i-1 i i+1

更一般的，我们可以使用公式 len(string)-i-1 将 i 映射到num_space。 i 和 left 完全一样，所以这里不需要映射，我们可以简单地将 i 加 1 来得到right。
进而，我们可以得出我们的代码实现：

def string_christmas_tree(string):
for i in range(len(string)):
print(" "*(len(string)-i-1) + string[i:0:-1] + string[:i+1])
for i in range(2):
print(" "*(len(string)-1) + string[0])

4. 打印字母版菱形钻石

4.1 问题描述

编码实现函数 *string_diamond(string)* ，该函数接受一个字符串作为输入，并打印以下菱形图案。假设该字符串具有奇数个字符。
样例如下：

# string = "abcde"
a
abc
abcde
cde
e
# string = "abcdefg"
a
abc
abcde
abcdefg
cdefg
efg
g
# string = "abcdefghi"
a
abc
abcde
abcdefg
abcdefghi
cdefghi
efghi
ghi
i

4.2 问题分析

根据我们的观察，我们依旧将上述输出图案拆分为上下两个部分，其中上半部分为顶部三角形，另一半为底部倒三角形。

# case where string = "abcdefg"
a 3 space + string[:1]
abc 2 space + string[:3]
abcde 1 space + string[:5]
abcdefg 0 space + string[:7]
cdefg 1 space + string[2:]
efg 2 space + string[4:]
g 3 space + string[6:]

首先，我们需要找到上半部分顶部三角形的高度。我们可以使用公式 len(string)//2+1 来获得高度。
接着我们来分析上半部分的三角形输出：

如果我们使用 range(height)，我们需要将 i 映射到空格数 3,2,1,0，然后是切片的末端 1,3,5,7。

spaces slice
i=0 3 1
i=1 2 3
i=2 1 5
i=3 0 7
i height-i-1 i*2+1

最后我们来分析下半部分的三角形输出：

我们可以使用 range(1, height)，此时需要将 i 映射到空格数 1,2,3 和切片的开头 2,4,6

spaces slice
i=1 1 2
i=2 2 4
i=3 3 6
i i i*2

有了上面的分析，我们可以愉快的编码了，代码实现如下：

def string_diamond(string):
height = len(string)//2+1

for i in range(height):
print(" "*(height-i-1) + string[:i*2+1])
for i in range(1, height):
print(" "*i + string[i*2:])

5. 总结

本文对三种常见的花式打印进行了由浅入深的讲解，通过分析对应的输出图案，找出相应的打印规律，并给出了相应的代码实现。
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