第三十七天：2025 图形绘制

2025 图形绘制

一、问题

小蓝面临的挑战是绘制一个 (h×w) 的矩形图形。其中，(h) 决定了图形的高度，(w) 则掌控着图形的宽度。以 (h = 5)，(w = 10) 为例，这个图形呈现出如下模样：

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仔细观察，我们便能发现其中的规律：第一行如同整齐排列的士兵，用 "2025" 重复填充。而从第二行起，仿佛是一场有序的位移，每行都向左移动一个字符，随后再以 "2025" 继续填充。这种规律既简单又蕴含着一种独特的美感，它激发着我们用代码将其完美呈现。

二、解题思路

输入部分：与用户的友好互动

程序首先需要倾听用户的需求，获取图形的高度 (h) 和宽度 (w)。在 C++ 的世界里，标准输入流 cin 就像是一位贴心的信使，轻松实现了这一沟通。通过它，我们能够准确地捕捉到用户输入的信息，为后续的图形绘制奠定基础。
绘制图形部分：用循环编织图形的画卷

为了绘制出这个图形，我们巧妙地运用嵌套的 for 循环。外层循环犹如一位指挥官，掌控着图形的行数，确保每一行都能有条不紊地绘制出来。而内层循环则像是一位勤劳的工匠，专注于每行的列数，精心雕琢每一个字符的位置。

对于每一行，我们巧妙地借助行号来确定从 "2025" 这个模式字符串的哪个字符开启输出之旅，以此实现每行向左移动一个字符的神奇效果。同时，通过对模式字符串长度取模的方式，如同给程序装上了一个精准的导航仪，无论索引如何增长，都能确保在模式字符串的有效范围内循环使用字符，从而完美地填充整行。

三、C++ 代码实现

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    int h, w;
    std::cin >> h >> w;
    std::string pattern = "2025";
    for (int i = 0; i < h; ++i) {
        int index = i;
        for (int j = 0; j < w; ++j) {
            std::cout << pattern[index % 4];
            index++;
        }
        std::cout << std::endl;
    }
    return 0;
}

四、代码解读

变量定义与输入：信息的初始化与获取
- int h, w; 这简单的一行，定义了两个至关重要的整数变量 h 和 w，它们如同两把钥匙，分别掌管着图形的高度和宽度。
- std::cin >> h >> w; 借助 cin，程序能够与用户进行无缝对接，精准地获取到用户心中所想的图形尺寸。这一步是整个程序与外界交互的起点，它使得程序不再是孤立的存在，而是能够根据用户的需求灵活变化。
模式字符串与外层循环：构建图形的框架
- std::string pattern = "2025"; 这里定义的 pattern 字符串，就像是图形绘制的蓝图，它明确了我们要重复使用的基本模式。
- 外层 for 循环 for (int i = 0; i < h; ++i) 则像是一个节拍器，以 i 从 0 开始，每次递增 1 的节奏，控制着图形逐行绘制。当 i 最终达到 h 时，整个图形的框架便已初步搭建完成。
内层循环与字符输出：细节之处见真章
- int index = i; 在每行绘制的起始点，我们将索引变量 index 初始化为当前行号 i。这个小小的举动意义非凡，它为每行字符的输出设定了独特的起始位置，是实现每行向左移动一个字符效果的关键所在。
- 内层 for 循环 for (int j = 0; j < w; ++j) 则专注于每行的列数控制。随着 j 从 0 逐步递增到 w，每行所需的字符数量得以保证。
- std::cout << pattern[index % 4]; 在每次内层循环中，程序会输出模式字符串 pattern 中索引为 index % 4 的字符。这一操作巧妙地利用了取模运算，无论 index 如何变化，都能确保输出的字符始终在模式字符串 "2025" 的范围内，实现了字符的循环使用。
- index++; 每次输出字符后，index 自增 1，这使得下一次循环能够输出模式字符串中的下一个字符，如同接力赛一般，有序地完成每行字符的绘制。
换行操作：塑造图形的完美形态
- std::cout << std::endl; 当内层循环结束，也就是一行的所有字符绘制完毕后，这一简单的语句便发挥了关键作用。它输出一个换行符，如同给图形绘制工作按下了换行键，使得下一行的字符能够在新的一行开始绘制，从而塑造出矩形的完美形态。

五、拓展

调整模式字符串：尝试将模式字符串从"2025"改为"1357"或"ABCD"等不同组合，观察图形产生的变化。这种调整不仅能满足多样化的视觉需求，更有助于深入理解模式与图形之间的关联规律。
实现动态模式：改用程序动态生成模式字符串，替代固定的"2025"。可以根据用户输入或特定算法实时生成模式，从而创造出更加丰富多变的图形效果，显著提升程序的灵活性和趣味性。
应用图形变换：完成基础图形绘制后，可进行多种变形处理。例如旋转90度、180度，或执行对称操作等，通过这些变换可以衍生出全新的图形样式。这一过程既能提升编程技能，又能有效培养空间想象力和创新思维。