Java字符填充矩形：多种实现方法及性能分析122

在Java编程中，经常会遇到需要用字符填充矩形图案的需求，例如在控制台输出图形界面，或者在文本处理中创建特定的格式。本文将深入探讨几种不同的Java方法来实现字符填充矩形，并对它们的性能进行比较分析，帮助读者选择最优方案。

方法一：使用嵌套循环

这是最直接和最容易理解的方法。通过嵌套的`for`循环，我们可以遍历矩形的每个位置，并填充指定的字符。代码如下：```java
public class RectangleFill {
public static void fillRectangle(char fillChar, int width, int height) {
for (int i = 0; i < height; i++) {
for (int j = 0; j < width; j++) {
(fillChar);
}
(); //换行
}
}
public static void main(String[] args) {
fillRectangle('*', 10, 5);
}
}
```

这段代码会输出一个10列5行的矩形，用'*'字符填充。这种方法简单易懂，但对于大型矩形，性能可能会成为瓶颈，因为嵌套循环的复杂度为O(n*m)，其中n为高度，m为宽度。

方法二：使用StringBuilder优化

为了提高性能，我们可以使用`StringBuilder`来减少字符串拼接的次数。`StringBuilder`是可变的字符串，在进行多次字符串操作时，效率远高于直接使用`String`对象的`+`操作符。```java
public class RectangleFillOptimized {
public static void fillRectangle(char fillChar, int width, int height) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
String line = (fillChar).repeat(width); // Java 11+ 的repeat方法
for (int i = 0; i < height; i++) {
(line);
}
}
public static void main(String[] args) {
fillRectangle('*', 10, 5);
}
}
```

这段代码先创建一行填充字符的字符串，然后在循环中直接打印该字符串，避免了重复的字符串拼接，从而显著提高了效率，特别是对于宽矩形。其时间复杂度仍然是O(n*m)，但由于减少了字符串操作次数，实际运行速度会有明显提升。

方法三：使用()方法(Java 1.5+)

如果需要填充的是字符数组，可以使用`()`方法来快速填充。但这需要先创建一个字符数组，然后将其打印出来。```java
public class RectangleFillArrays {
public static void fillRectangle(char fillChar, int width, int height) {
char[][] rectangle = new char[height][width];
for (int i = 0; i < height; i++) {
(rectangle[i], fillChar);
}
for (char[] row : rectangle) {
(new String(row));
}
}
public static void main(String[] args) {
fillRectangle('*', 10, 5);
}
}
```

这种方法在创建和填充数组方面效率较高，但打印部分仍然需要遍历数组，时间复杂度依然是O(n*m)。适用于需要对矩形进行后续操作的情况，例如修改部分字符。

性能比较

通过实际测试，我们可以发现，对于小尺寸的矩形，三种方法的性能差异并不显著。但随着矩形尺寸的增大，`StringBuilder`优化方法和`()`方法的优势逐渐显现。`StringBuilder`方法在处理宽矩形时表现更好，而`()`方法在处理高矩形时略有优势。嵌套循环方法在大型矩形上性能最差。

考虑边界条件和异常处理

在实际应用中，我们需要考虑一些边界条件和异常处理，例如：输入的宽度和高度为负数，或者为零的情况。我们可以添加相应的判断语句来处理这些情况，避免程序出现错误。```java
//示例：添加异常处理
if (width

2025-05-19

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