FORTRAN語言第7章(共8章).ppt

FOTRAN77/90程序設(shè)計,土木工程學(xué)院 2008.11,第一節(jié) 數(shù)組概念,第二節(jié) 數(shù)組的說明與引用,第三節(jié) 數(shù)組元素的存儲結(jié)構(gòu),第四節(jié) 數(shù)組的輸入輸出,第五節(jié) 數(shù)組應(yīng)用-程序舉例,第七講 數(shù)組,第一節(jié) 數(shù)組的概念,前面章節(jié)涉及的問題都是比較簡單,編寫的程序也不復(fù)雜,這些程序的一個突出特點是所處理的數(shù)據(jù)量非常少,采用的數(shù)據(jù)類型都是簡單的內(nèi)部數(shù)據(jù)類型,使用的變量都是普通變量。然而在實際的科研數(shù)值計算中,往往遇到的是一些涉及大量數(shù)據(jù)的復(fù)雜問題,如：,？思考：輸入某班50個學(xué)生的成績，統(tǒng)計平均成績以及高于平均分學(xué)生的人數(shù)。 定義50個變量存放各個學(xué)生的成績？ 定義1個變量，循環(huán)讀入各個學(xué)生的成績，同時累計50個學(xué)生的總成績，進而求出平均成績； 當統(tǒng)計高于平均分學(xué)生人數(shù)時，再次輸入50個成績？,不合適,可以,不合適,解決方法：使用數(shù)組！,第一節(jié) 數(shù)組的概念,求解100元一次方程組。 求解高階微分方程。 計算5050階矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣。 對某班30名學(xué)生的學(xué)習成績進行排序處理。 以上問題都要涉及幾十、幾百、幾千,甚至上萬個數(shù)據(jù),如果在程序中采用簡單的內(nèi)部數(shù)據(jù)類型和變量來求解這類問題,其難度將大大增加,甚至無法設(shè)計和編寫程序。,第一節(jié) 數(shù)組的概念,在輸入數(shù)據(jù)時，用不同的名字引用每一個存儲單元比較煩瑣。如果有100個數(shù)需要處理，將需要一個長的輸入語句，其中每個變量被列出一次。,第一節(jié) 數(shù)組的概念,簡單變量是用來代表一個數(shù)據(jù)；而把具有相同類型的一批數(shù)據(jù)看成是一個整體，叫做數(shù)組。給數(shù)組取一個名字叫數(shù)組名，所以數(shù)組名代表一批數(shù)據(jù)，數(shù)組中的每一個數(shù)據(jù)稱為數(shù)組元素，它可通過順序號(下標)來區(qū)分。,一、變量與數(shù)組的區(qū)別,第一節(jié) 數(shù)組的概念,只要給出數(shù)組名和下標就可以表示某一數(shù)組元素。例如： 一個班30個學(xué)生的FORTRAN語言課程成績組成一個數(shù)組G，每個學(xué)生的成績可表示為： G(1)，G(2)，G(3)，G(i)，G(30),例：30個學(xué)生4門課程的成績 S(1,1)，S(1,2)，S(1,3)，S(1,4) S(2,1)，S(2,2)，S(2,3)，S(2,4) S(30,1)，S(30,2)，S(30,3)，S(30,4),在上例中，區(qū)分G數(shù)組的元素需要一個順序號(下標)，故稱為一維數(shù)組；而區(qū)分S數(shù)組的元素需要兩個順序號，故稱為二維數(shù)組，其中第一個下標代表元素所在行號，第二個下標為該元素所在列號。,一、變量與數(shù)組的區(qū)別,二、數(shù)組的分類,引入數(shù)組以后，讓一批同類型數(shù)據(jù)共享一個名字，不必為每一對象都取一個名字。數(shù)組元素是按順序號連續(xù)存放的，我們可以用循環(huán)語句控制下標的變化，這給在同一方式下處理多個同類型數(shù)據(jù)帶來極大方便。例如：,第一節(jié) 數(shù)組的概念,REAL P(5)，AVER !定義P數(shù)組 DO I=1，5 READ(*，*)P(I) !輸入成績并存入P數(shù)組 AVER=AVER+P(I) !求成績之和 ENDDO AVER=AVER/5 !求平均成績,一、數(shù)組說明的內(nèi)容,第二節(jié) 數(shù)組的說明與引用,程序中所有數(shù)組都要先說明該數(shù)組的名字、類型、維數(shù)及大小，以便編譯系統(tǒng)給數(shù)組分配相應(yīng)的存儲單元。 1)數(shù)組名：數(shù)組和變量一樣，也用標識符來命名； 2)數(shù)組的類型：數(shù)組的類型由數(shù)組元素的類型來決定； 3)數(shù)組的維數(shù)：為了區(qū)分數(shù)組元素所需順序號(下標)的個數(shù)； 4)數(shù)組的大?。簲?shù)組中包含數(shù)組元素的個數(shù)，由數(shù)組每維下標的上界和下界來決定。,一、數(shù)組說明的內(nèi)容,數(shù)組名、數(shù)組的維數(shù)和每一的上、下界的定義要用到數(shù)組說明符。其一般形式為： 數(shù)組名(維說明符 ,維說明符),維說明符的個數(shù)就是數(shù)組的維數(shù)。 維說明符至少1個，最多7個。,維說明符的一般形式為： 維下界： 維上界 維下界與維上界之間用“ ：”分隔，下界為1時，可省略不寫。維下界與維上界都只能是整型表達式。維界表達式的值必須是整數(shù)值，而且維上界的值必須大于維下界的值。,一、數(shù)組說明的內(nèi)容,維說明符的一般形式為： 維下界： 維上界 在維界表達式中，允許出現(xiàn)整型常量、整型變量或者星號“ * ”。不允許出現(xiàn)函數(shù)或數(shù)組元素。 如果在維界表達式中出現(xiàn)整型變量名，則該數(shù)組稱作可調(diào)數(shù)組。如果出現(xiàn)星號“ * ”，則只能用星號作為維的上界，這樣的數(shù)組叫做假定大小的數(shù)組。 可調(diào)數(shù)組和假定大小數(shù)組只能出現(xiàn)在子程序，不允許在主程序中使用。,說明方法一：用DIMENSION說明數(shù)組 DIMENSION 數(shù)組說明符 ,數(shù)組說明符 例：DIMENSION A(1:5), B(-1:2),二、數(shù)組說明的方法,第二節(jié) 數(shù)組的說明與引用,注意：1)DIMENSION語句是非執(zhí)行語句，必須放在程序單位的可執(zhí)行語句之前； 2)用DIMENSION語句只說明了數(shù)組的名字、維數(shù)、大小等特性，但不能說明數(shù)組的數(shù)據(jù)類型。此時，數(shù)組類型的說明方法與變量名相同。 如無特別指明，數(shù)組的類型服從IN規(guī)則 用類型說明語句指明數(shù)組的類型,說明方法二：用類型說明語句說明數(shù)組 類型說明關(guān)鍵字 數(shù)組說明符,數(shù)組說明符 例： INTEGER A(1:5), B(-1:2),用類型說明語句可以直接說明數(shù)組的全部特性。,二、數(shù)組說明的方法,CHARACTER*8 NAME(30) REAL SCORE(5, 30) 說明了字符型數(shù)組NAME，數(shù)組元素的長度為8，還有實型數(shù)組SCORE。,說明方法三：同時使用DIMENSION和類型說明語句說明數(shù)組 其一般形式為：類型符，DIMENSION(維說明符)：數(shù)組名 例：INTEGER , DIMENSION(1:5) : A, B(-1:2)，C,DIMENSION屬性統(tǒng)一說明大小,名字后個別說明大小 個別優(yōu)于統(tǒng)一,REAL(4), DIMENSION(1:3,1:4) : D=0 上例中說明了三個整型一維數(shù)組A，B，C，一個二維實型數(shù)組D，其中A，C各含有5個元素，B含有4個元素；D中含有12個元素。 在說明數(shù)組時，可以在數(shù)組名后面給出維說明，這時以該數(shù)組名后的維說明為準。,二、數(shù)組說明的方法,DIMENSION A(1:5), B(-1:2)，C(1:3,1:4) INTEGER A,B REAL C,三、數(shù)組元素的引用,數(shù)組元素是通過數(shù)組元素名來引用的。數(shù)組元素名的一般形式是,數(shù)組名（下標表達式，下標表達式） 其中：下標表達式為整型表達式，如果不是整型，則自動取整之后再使用；下標表達式的個數(shù)必須等于該數(shù)組的維數(shù)，每個下標表達式的值必須在相應(yīng)的維下界到維上界之間。,第二節(jié) 數(shù)組的說明與引用,注意：1、數(shù)組元素表示數(shù)組中每個成份的值，數(shù)組元素名表示數(shù)組元素的名字。但在實際使用中，數(shù)組元素與數(shù)組元素名并不加區(qū)分。由于數(shù)組元素名是用數(shù)組名后面帶下標表示的，所以數(shù)組元素名叫下標變量。下標變量可以和簡單變量等同使用。,三、數(shù)組元素的引用,注意：2、數(shù)組元素名與數(shù)組說明符的區(qū)別 REAL A(3，3) S1=A(1，1)+A(1，2)+A(1，3) S2=A(2，1)+A(2，2)+A(2，3) S3=A(3，1)+A(3，2)+A(3，3),兩個語句中都有A(3,3)，由于它出現(xiàn)在兩個不同類型的語句中，所以含義截然不同。REAL語句中的A(3,3)是數(shù)組說明符，其含義是定義了一個實型二維數(shù)組，有9個元素。賦值語句中A(3,3)是數(shù)組元素名。,三、數(shù)組元素的引用,注意：3、在F77中，除了在I/O語句中之外，其他場合不允許對數(shù)組進行整體操作，只能對數(shù)組的元素逐個進行操作。但在F90中，允許對數(shù)組進行整體操作。 REAL A(4,5) A(1：，：)=100.0 A(：，1：5：2)=470.0,是一個三元表達式，可作為數(shù)組元素 的下標表達式。其含義是從1變化到 5，每次增加2。三元表達式更一般的 形式如下：,下標三元組法：每一維是下標三元組e1:e2:e3或常量 例如二維數(shù)組：數(shù)組名（行三元組或常量，列三元組或常量） e1：起始下標值，缺省為下界d1 e2：終止下標值 ，缺省為上界d2 e3：步長值，缺省間隔為1,例：片段A（3:6）所含的元素為： A（3）,A（4）, A（5）, A（6） 例： INTEGER,DIMENSION(6:50):A 則下列片段含有的元素為哪些？ A(10:30:1) A(:20:5) A(8:10),第二節(jié) 數(shù)組的說明與引用,例：integer,dimension(11,6,4):B 片段B(6:11:2 , 5, 2:3)包含的元素為:,5為常量,B(6,5,2),B(6,5,3) B(8,5,2),B(8,5,3) B(10,5,2),B(10,5,3) 注意： 片段包含的元素不一定連續(xù) 片段將組成一個新的數(shù)組,第二節(jié) 數(shù)組的說明與引用,高級語言編譯系統(tǒng)為一個數(shù)組分配一片連續(xù)的內(nèi)存單元，每個存儲單元存放一個數(shù)組元素。 對于一維數(shù)組按下標從小到大的順序存放,第三節(jié) 數(shù)組元素的存儲結(jié)構(gòu),INTEGER A(5),A(1),A(2),A(3),A(4),A(5),對于二維以上數(shù)組FORTRAN規(guī)定：數(shù)組元素在內(nèi)存中是按列的順序連續(xù)存放的。,INTEGER B(3,4),INTEGER B (3,4),A(1,1),A(2,1),A(3,1),A(1,2),A(2,2),A(3,2),A(1,4),A(2,4),A(3,4),第三節(jié) 數(shù)組元素的存儲結(jié)構(gòu),在組織數(shù)組I/O時，對數(shù)組元素存儲時的排列順序要有清楚的了解。,第四節(jié) 數(shù)組的輸入輸出,一、使用DO循環(huán)輸入輸出數(shù)組元素,此方式的特點是：對于輸入，每執(zhí)行一個輸入語句輸入一個數(shù)組元素值；對于輸出，每執(zhí)行一個輸出語句輸出一個元素值。,將輸入輸出語句放在DO循環(huán)中，利用循環(huán)控制變量作為數(shù)組元素的下標來控制數(shù)組元素的輸入或輸出。,REAL A(4,5) DO I=1，4 DO J=1，5 READ(*，*) A(I，J) ENDDO ENDDO,每輸入一個數(shù)要按一次回車鍵，A數(shù)組的20個數(shù)要輸入20次。,第四節(jié) 數(shù)組的輸入輸出,一、使用DO循環(huán)輸入輸出數(shù)組元素,DO I=1，5 DO J=1，4 WRITE(*，*) A(J，I) ENDDO ENDDO END,A數(shù)組共輸出20行,DO I1，100，2,WRITE(*，*) A(I),ENDDO, 用戶可以自已控制輸入和輸出次序以及個數(shù),DO K50，1，1,WRITE(*，*) M(K),ENDDO,把M數(shù)組的50個元素按逆序打印出來,將奇數(shù)(1, 3, , 99) 下標的元素輸出,一、使用DO循環(huán)輸入輸出數(shù)組元素,DO I1，20，5,READ(*，*) A(I), A(I+1), A(I+2), A(I+3), A(I+4),這樣每次循環(huán)一次則可輸入5個數(shù)，每個數(shù)之間用逗號分隔。,ENDDO, 可以多設(shè)置一些輸入項或輸出項,例：,一、使用DO循環(huán)輸入輸出數(shù)組元素,第四節(jié) 數(shù)組的輸入輸出,二、以數(shù)組名作為輸入輸出項,這種方式是要對整個數(shù)組的所有元素進行輸入輸出操作，元素的個數(shù)和元素的操作次序都不能由自己控制，必須是對整個數(shù)組進行操作。,READ (*，*) X(1)，X(2) ，X(3) ，X(4) ，X(10),WRITE (*，8) X(1)，X(2) ，X(3) ，X(4) ，X(10),注：對于二維數(shù)組采用數(shù)組名方式進行輸入和輸出時，因為二維數(shù)組元素的存儲是按列存放，所以，在輸出時是按存儲順序來打印的。,例：,INTEGER Y(2，3),READ (*，*) Y,WRITE (*，7) Y,7 FORMAT (1X，3i8),END,假設(shè)Y數(shù)組的各元素值為：10 11 12,20 21 22,從鍵盤輸入各元素的值為：10，20，11，21，12，22,執(zhí)行打印語句的打印結(jié)果是,10 20 11,21 12 22,如果要打印出與數(shù)組的實際結(jié)構(gòu)相符的結(jié)果，最好用隱DO方式，即：,WRITE(*，7) (Y(I，J)，J=1，3)，I=1，2),打印結(jié)果為：10 11 12,20 21 22,INTEGER，DIMENSION(3,3):A READ(*，*) A WRTIE(*，10) A 10 FORMAT(1X，3I5) END,第四節(jié) 數(shù)組的輸入輸出,二、以數(shù)組名作為輸入輸出項,數(shù)組元素按照它們在內(nèi)存中的排列順序輸入輸出。該方式要特別注意數(shù)據(jù)的組織。,當執(zhí)行READ語句時，從鍵盤依次鍵入賦給A的數(shù)據(jù)就可以了，但輸出A的數(shù)據(jù)時注意按“列”存儲的原則，對二維以上數(shù)組要注意這個問題。比如從鍵盤輸入：1,2,3,4,5,6,7,8,9,1 4 7 2 5 8 3 6 9,三、利用隱含DO循環(huán)控制數(shù)組元素的輸入輸出,隱DO循環(huán)只能用于輸入和輸出語句以及DATA語句中，它可以按要求來指定數(shù)組中需要輸入或輸出的部分，并且可以人為地規(guī)定輸入或輸出格式。,隱式DO循環(huán)實際上是一種帶控制循環(huán)變量的DO循環(huán)，但簡化成只有DO循環(huán)的第一句，并且把關(guān)鍵字DO隱去。隱式DO循環(huán)的一般形式如下： I = m1, m2, m3 其中，m1表示循環(huán)的初值；m2表示循環(huán)的終值；m3表示循環(huán)的增量。如果省略本項目，則默認為1。,隱式DO循環(huán)不是一種可以獨立存在的語句。它只能作為輸入輸出列表的一個組成部分，用來控制重復(fù)讀寫的次數(shù)。它的應(yīng)用形式如下： (I/O列表, 循環(huán)變量名 = 循環(huán)初值, 循環(huán)終值, 循環(huán)增值),也就是把I/O列表與循環(huán)控制部分一起用括號括起，中間用逗號分開，稱為隱式DO循環(huán)列表，寫在讀寫語句后面作為讀寫對象。,三、利用隱含DO循環(huán)控制數(shù)組元素的輸入輸出,WRITE（*，*）(A,B，N=1,5),WRITE（*，*）A,B, A,B, A,B, A,B, A,B,(1) 單重隱DO結(jié)構(gòu) (iotable，i=e1，e2 ,e3 ),當e31時，可省略,例：,INTEGER x(5),READ(*，*) (x(I)，I1，5) READ(*，*) x(1), x(2), x(3), x(4) ,x(5),可將5個元素的值一次性輸入，每個數(shù)之間用逗號分隔，也可以分若干次輸入,WRITE(*，*) (x(I)，I1，20) WRITE (*，*) x(1)， x(2)， x(20),將20個元素按標準格式輸出,WRITE(*，*) (x(I)，I1，5) WRITE(*，*) x(1)， x(2)， x(3)， x(4) ， x(5),輸出X數(shù)組中的部分元素,WRITE(*，*) (x(I)，I1，20，2) WRITE(*，*) x(1)， x(3)， x(19),有選擇地輸出X數(shù)組中的元素,注：當只需要給X數(shù)組中的前N個元素輸入值時，可以寫成 READ(*，*) N, (X(I)，I1，N),但N不能放在隱含DO循環(huán)內(nèi)，以下語句是錯誤的：READ(*，*) (N, X(I)，I1，N),因為在進入循環(huán)之前，循環(huán)終值N必須有確定的值。,(2) 雙重隱DO結(jié)構(gòu),(iotable，j=e1，e2，e3)，I=p1，p2，p3),內(nèi)層隱 DO循環(huán),外層隱 DO循環(huán),READ(*，*)( B(I，J)，J1，3)，I1，2),例：,相當于執(zhí)行下面語句：,READ(*，*) B(1，1)， B(1，2)， B(1，3)， B(2，1)， B(2，2)， B(2，3),輸入數(shù)據(jù)時，你可以一次輸入完畢，也可以分成若干次來輸入,WRITE(*，*)( B(I，J)，J1，3)，I1，2),例：,輸出數(shù)據(jù)時，打印成一行，也可用格式的方式，將其打印成二行,WRITE(*，10) (B(I，J)， J=1，3)，I=1，2),10 FORMAT (10X，3I6),READ（*，*）(（A（I,J),J=1,3),I=1,2) 行在外按行序,一個READ語句一行輸入:1,2,3,4,5,6 與外觀一致的輸入輸出格式 READ（*，*）(（A（I,J),J=1,3),I=1,2) 格式隱DO輸入：1 2 3 4 5 6 DO I=1，2 READ（*，*）（A（I，J），J=1，3） ENDDO 行顯DO列隱DO的輸入：1，2，3 4，5，6,輸入格式：一行輸入,輸入格式：與外觀一致,第四節(jié) 數(shù)組的輸入輸出,要注意使用DO循環(huán)和隱DO循環(huán)在控制數(shù)組I/O時，在I/O格式上的差異。如：,第四節(jié) 數(shù)組的輸入輸出,WRITE(*,*) (A(I)，I=2,14,3),DO I=2,14,3 WRITE(*,*) A(I) ENDDO,DO循環(huán)控制執(zhí)行一次輸出語句，就要輸出一行(一條記錄)，且每行上僅有一個數(shù)組元素的值；而執(zhí)行一次隱DO循環(huán)的輸出語句，就把數(shù)組A的若干個元素同時輸出到一行上，即它等價于WRITE(*,*) A(2)， A(5)， A(8)， A(11)， A(14)。,WRITE(*,(1X,F6.2) (A(I)，I=2,14,3),例：編寫程序，形成以下形式的二維數(shù)組。,分析：從數(shù)組元素的取值分析，元素的值與其下標值有一種對應(yīng)關(guān)系。如果數(shù)組元素的兩個下標用i、j表示，當ij時數(shù)組元素值為1；當ij時，數(shù)組元素值為i-j+1。,INTEGER A(5,5) DO I=1,5 DO J=1,5 IF(I=J)THEN A(I，J)=1 ELSE A(I，J)=I-J+1 ENDIF ENDDO ENDDO,WRITE(*,10) & (A(I,J), J=1,5),I=1,5) FORMAT(1x,5I6) END,A(I,J)=1 IF(ij)A(I,j)=I-J+1,第五節(jié) 給數(shù)組賦初值,DATA語句是專門給變量、數(shù)組和字符子串賦初值的，其一般格式為：,nlist:由變量名、數(shù)組名、數(shù)組元素名和字符子串組成. 名字之間以逗號(,) 分隔 clist:常數(shù)和符號常數(shù)組成. 整數(shù)數(shù)據(jù)項間以 , 分隔 每項數(shù)據(jù)與寫上與無符號數(shù)字，代表說常數(shù)重復(fù)r次，nlist 與clist按從左到右的順序一一對應(yīng)。,變量表列,初值表,1格式：DATA nlist /clist/,nlist/clist/,3與賦值語句的區(qū)別,2功能 給變量、數(shù)組、數(shù)組元素和字符子串提供初值。,4例：,DATA I，R，D，C/1.2，0.3，3.0DO，(4.0，5.0)/ 等價于 DATA I/1/，R/2.0/，D/3.0DO/，C/(4.0，5.0)/ DATA I/1/ DATA R/2.0/ DATA D/3.0DO/ DATA C/(4.0，5.0)/,有S和K數(shù)組需賦初值,DIMENSION S(5)，K(2，3),DATA S/1.2，2.3，3.0，4.5，2.8/，K/1，2，3，4，5，6/,DATA (S(I)，I1，5)/1.2，2.3，3.0，4.5，2.8/，(K(I，J)，J1，3)，I1，2)/1，3，5， 2， 4， 6/,DATA S，K/1.2，2.3，3.0，4.5，2.8，1，2，3，4，5，6/,DIMENSION S(5)，K(2，3),DIMENSION S(5)，K(2，3),5注意：,(1) 變量表列中的變量與初值表中的常量在個數(shù)、類型等方面要一一對應(yīng)。,例如，下列各DATA語句都是錯誤的： DATA A, B, C/2.0, 5.8/ DATA A, B, C/2.0, 5.6, 3.5, 10.0/ DATA I, K, X/3.6, 4.5, 4.5 /,初值表中的數(shù)據(jù)個數(shù)少于變量表列中變量的個數(shù),初值表中的數(shù)據(jù)個數(shù)多于變量表列中變量的個數(shù),變量表列中的前兩個變量是整型，而初值表中的前兩個常量為常數(shù)，即它們的類型不一致。,若K的初值是10，C的初值是“ FORTRAN 77”，A數(shù)組有4個元素,或DATA k，C，A/10， FOTRAN77，1.23，0.5，3.3，1.45/,(1) 變量表中變量的個數(shù)與對應(yīng)的初值個數(shù)必須相同,(2) 變量的類型與初值的類型必須按順序一一對應(yīng),(2) 在初值表中如果有n個連續(xù)的常量相同，則可以簡寫為: n常量,例如，DATA語句 REAL A(3,2)，B DATA A，B/1.0, -1.0, 0.0, 0.0, -1.0, -1.0, -1.0/ 可以寫成 DATA A, B/1.0, -1.0, 20.0, 3-1.0/,(20.0表示兩個連續(xù)的0.0， 31.0也表示三個連續(xù)的1.0) 但特別要注意，31.0不能寫成3(1.0)，因為 3(1.0)是一個表達式。,若M數(shù)組有100個元素，它的前50個元素的初值為0，后50個元素的初值是1，表示如下：,DATA (M(I)，I1，50)/50*0/，(M(I)，I51，100)/50*1/,DIMENSION M (100),或者 DATA (M(I),I1,50)，(M(I),I=51,100)/50*0 ，50*1/,或者 DATA M/50*0，50*1/,下列DATA語句都是錯誤的： DATA A, B, C, Y, Z/1.0, 1.0, 20.0, 2(1.0)/ 在此語句中，2(1.0)，原意可能是表示兩個連續(xù)的1.0，但實際上這是一個表達式； DATA X, Y, Z/1.0/3.0, 1.32.5, 4.01.234/ 在此語句中，初值表中出現(xiàn)了三個表達式1.0/3.0、 1.32.5與4.01.234。 正確寫法是 DATA X, Y, Z/0.3333333, 3.25, 2.766/,(3) 在初值表中不允許出現(xiàn)任何形式的表達式。,例如，在一個程序單位中依次下三個DATA語句： DATA A, B, C, /1.0, 2.0, 3.0/ DATA K, S, B/10, 4.0, 5.0/ DATA A, K, B/2.4, 6, 10.0/ 其中變量A分別在第一和第三個DATA語句中賦了初值， 此時以第三個DATA語句中賦的初值為準，即變量A的最后初值為2.4。 同樣的道理，變量K的最后初值為6，變量B的最后初值為10.0。,(4) 如果在一個程序單位中有多個DATA語句給同一變量初值，則以最后一個DATA語句中所賦的初值為準。,(5) FORTRAN77中DATA語句的作用是賦初值，它本身不是可執(zhí)行語句。,系統(tǒng)在對FORTRAN77源程序進行編譯的過程中就完成了這個賦初值的操作。并且，用DATA語句為變量賦初值后，在程序中還可以對賦過初值的變量重新賦值。,靜態(tài)數(shù)組優(yōu)點是存儲分配算法簡單,運行速度快,缺點是存儲開銷較大。 在元素個數(shù)不確定時,為考慮最壞情況,靜態(tài)數(shù)組聲明的很大,導(dǎo)致浪費。 動態(tài)數(shù)組優(yōu)點是存儲開銷小，缺點是存儲分配算法復(fù)雜,運行速度慢。 示例：統(tǒng)計學(xué)生成績，人數(shù)不定。 PROGRAM example871 !使用靜態(tài)數(shù)組程序 INTEGER score(100),i,j,n,x REAL : av,sum=0.0 WRITE(*,“(1X,請輸入班級學(xué)生人數(shù)：,)”) READ*,n WRITE(*,“(1X,請輸入,I3,名學(xué)生成績：)”) n READ*,(score(i),i=1,n) DO i=1,n sum=sum+score(i) ENDDO av=sum/n WRITE(*,“(1X,該班學(xué)生平均成績是：,F5.1)“) av END,第六節(jié) 動態(tài)數(shù)組,第六節(jié) 動態(tài)數(shù)組,PROGRAM example872 !使用動態(tài)數(shù)組程序 INTEGER,DIMENSION(:),ALLOCATABLE : score(:) INTEGER i,j,n,x REAL : av,sum=0.0 WRITE(*,“(1X,請輸入班級學(xué)生人數(shù)：,)”) READ*,n ALLOCATE(score(n) WRITE(*,“(1X,請輸入,I3,名學(xué)生成績：)”) n READ*,(score(i),i=1,n) DO i=1,n sum=sum+score(i) ENDDO av=sum/n WRITE(*,“(1X,該班學(xué)生平均成績是：,F5.1)“) av END PROGRAM,使用動態(tài)數(shù)組，需進行聲明。聲明時不指定大小。 一般格式： 類型聲明符,DIMENSION(:,:),ALLOCATABLE:數(shù)組名,數(shù)組名 或者 類型聲明符,ALLOCATABLE : 數(shù)組名(:,:),數(shù)組名(:,:) 示例： INTEGER,DIMENSION(:),ALLOCATABLE : num,score REAL,DIMENSION(:,:),ALLOCATABLE : A,B INTEGER,ALLOCATABLE : num(:),score(:) REAL,ALLOCATABLE : A(:,:),B(:,:),第六節(jié) 動態(tài)數(shù)組,動態(tài)數(shù)組聲明后,使用ALLOCATE語句為分配存儲空間，指定維下界和上界。 一般格式： ALLOCATE(數(shù)組名(維說明符),數(shù)組名(維說明符) ALLOCATE語句維說明符中的下界和上界可以是整型變量或整型表達式。 ALLOCATE語句中指定數(shù)組維數(shù)與聲明的數(shù)組維數(shù)相同,否則產(chǎn)生語法錯誤。 ALLOCATE通過狀態(tài)變量獲得執(zhí)行狀態(tài),若成功,則狀態(tài)為0,否則為錯誤號。 示例： INTEGER,DIMENSION(:),ALLOCATABLE : num ! num為一維動態(tài)數(shù)組 REAL,DIMENSION(:,:),ALLOCATABLE : arr ! arr為二維動態(tài)數(shù)組 CHARACTER*10,ALLOCATABLE : book(:,:,:),name(:) ！定義三維和一維動態(tài)數(shù)組 n=4; m=5; READ *,k ALLOCATE(num(5),arr(n,m),book(35,4,k),name(n+m+k) ALLOCATE(num(n),arr(-5:n,m:m+10),book(m,n,k) ALLOCATE(num(n),arr(-5:n,m:m+10),book(m,n,k) ALLOCATE(num(:n),arr(-5:n,m:m+10),book(m+1,n+2,k+3),STAT=ierr),為動態(tài)數(shù)組分配存儲空間,8.7 動態(tài)數(shù)組/示例,例從鍵盤輸入數(shù)目不確定的一批正整數(shù),將這批整數(shù)保存在數(shù)組中,然后反序輸出這批整數(shù)。分別采用靜態(tài)數(shù)組和動態(tài)數(shù)組編寫程序?qū)崿F(xiàn)之。 !使用靜態(tài)數(shù)組程序 PROGRAM static_array PARAMETER(max=200) INTEGER : i, n=0, array(max) READ *,i DO WHILE (i.NE.-1) n=n+1 array(n)=I READ *,i ENDDO PRINT *,data_number=,n PRINT *,(array(i),i=n,1,-1) END,第八章 數(shù)組及經(jīng)用,!使用動態(tài)數(shù)組程序 PROGRAM dynamic_array INTEGER,ALLOCATABLE : array(:) INTEGER : i,n=0,m READ *, m ALLOCATE(array(m) READ *,i DO WHILE (i.NE.-1) n=n+1 array(n)=i READ *,i,ENDDO PRINT *,data_number=,n PRINT *,(array(i),i=n,1,-1) END,DEALLOCATE(ARRAY) END,例1 輸入10個整數(shù)，并按輸入時的逆序輸出，每行5個數(shù)。,PROGRAM MAIN IMPLICIT NONE INTEGER,DIMENSION(10):A READ*,A WRITE(*,(5I3) A(10:1:-1) END 或WRITE(*, (5I3) (A(I),I=10,1,-1),一批數(shù)據(jù)的處理引入數(shù)組,程序結(jié)構(gòu)： 單位定義 說明所有數(shù)組 輸入數(shù)組 數(shù)組的處理 輸出數(shù)組 END,第五節(jié) 數(shù)組的應(yīng)用,蘇州科技大學(xué)計算中心,第八章 數(shù)組及應(yīng)用,輸入數(shù)據(jù)：以行為主輸入 12 個矩陣數(shù)據(jù),每行輸入一個數(shù)據(jù)： 12.5 23.8 54.2 78.9 92.4 45.3 0 24.4 84.2 32.8 72.8 43.2 輸出結(jié)果：輸出轉(zhuǎn)置后數(shù)組： 12.5 92.4 84.2 23.8 45.3 32.8 54.2 0.0 72.8 78.9 24.4 43.2,第五節(jié) 數(shù)組的應(yīng)用,使用隱含DO循環(huán)輸入輸出數(shù)組,蘇州科技大學(xué)計算中心,第八章 數(shù)組及應(yīng)用,輸入數(shù)據(jù)：輸入 5 名學(xué)生的成績,每行輸入多個成績： 85，94，78，51，35 輸入第奇數(shù)個學(xué)生新成績： 11,33,55 輸出結(jié)果： 5名學(xué)生的最新成績是： 11.0, 94.0, 33.0, 51.0, 55.0 更新前平均成績是： 68.60 更新后平均成績是： 48.80,REAL A(0:9,0:9) DO I=0,9 DO J=0,9 A(i,j)=SQRT(10.*I+J) ENDDO ENDDO WRITE(*,10)(I,I=0,9) 10 FORMAT(7X,10(I1,6x) DO I=0,9 WRITE(*,20)I,(A(I,J),J=0,9) 20 FORMAT(1X,I1,2X,10(F5.3,2X) ENDDO END,按如下格式打印100以內(nèi)整數(shù)的平方根表。,例計算N個測試數(shù)據(jù)的平均值和標準偏差。測試數(shù)據(jù)個數(shù)不定。 解：已知：N個測試數(shù)據(jù)data為：X1,X2,X3,Xn。從鍵盤輸入。實型。 求：平均值Xa和標準偏差Xs。實型。 平均值計算公式為： Xa=(X1+X2+X3+Xn)/N 標準偏差計算公式為：Xs= 測試數(shù)據(jù)用一個一維數(shù)組X表示,平均值用變量Xa表示,標準偏差用變量Xs表示。測試數(shù)據(jù)個數(shù)不確定,假設(shè)最大個數(shù)max為50,實際個數(shù)為N。從鍵盤輸入數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)以非數(shù)值字符為結(jié)束標志。 輸入數(shù)據(jù)：25.32，18.35，44.78，57.39，85.2，A 輸出結(jié)果：測試數(shù)據(jù)： 25.32 18.35 44.78 57.39 85.20 平均值 ： 46.21 標準偏差： 26.74,例已知8個無序整數(shù),將這組整數(shù)由小到大（或由大到?。┡判?。,解：已知:無序整數(shù)A,數(shù)組,用DATA語句賦初值。數(shù)據(jù)個數(shù)為N,假定N=8。 求：將一組無序整數(shù)A從小到大排序。 采用選擇法排序。基本思想：從第1個數(shù)據(jù)起在N個待排序數(shù)據(jù)中選擇一個最小數(shù),將最小數(shù)與第1個數(shù)據(jù)交換,稱該步為第1趟排序;在從第2個數(shù)據(jù)起在剩余的N-1個數(shù)據(jù)中選擇一個次最小數(shù),將次最小數(shù)與第2個數(shù)據(jù)交換,稱該步為第2趟排序;依次類推,直到在從第N-1個數(shù)據(jù)起在剩余的2個數(shù)據(jù)中選擇一個較小數(shù),將較小數(shù)與第N-1個數(shù)據(jù)交換,稱該步為第N-1趟排序,直至排序任務(wù)完成,得到一組有序數(shù)據(jù)。 排序前數(shù)據(jù)： 51 34 37 54 72 12 58 40 排序后數(shù)據(jù)： 12 34 37 40 51 54 58 72,排序過程示意如圖所示。,a(1,1),a(1,2),.,a(1,p) . a(i,1),a(i,2),.,a(i,p) . a(m,1),a(m,2),.,a(m,p),b(1,1) b(1, j) b(1,n) b(2,1) b(2, j) b(2,n) . b(p,1) b(p, j) b(p,n),A矩陣(m*p),B矩陣(p*n),C(i, j)=a(i,1)*b(1, j)+a(i,2)*b(2, j)+a(i,p)*b(p, j),Sum=0 DO k = 1 , p A的列數(shù)或B的行數(shù) Sum = Sum + a(i, k) * b(k, j) ENDDO c(i, j) = Sum,i,j,例 矩陣乘法:(矩陣A和B相乘時,A的列數(shù)應(yīng)和B的行數(shù)相等.),Sum=0 DO k = 1 , p A的列數(shù)或B的行數(shù) Sum = Sum + a(i, k) * b(k, j) ENDDO c(i, j) = Sum,DO i=1 , m DO j=1 , n,ENDDO ENDDO,a(1,1),a(1,2),.,a(1,p) . a(i,1),a(i,2),.,a(i,p) . a(m,1),a(m,2),.,a(m,p),b(1,1) b(1, j) b(1,n) b(2,1) b(2, j) b(2,n) . b(p,1) b(p, j) b(p,n),A矩陣(m*p),B矩陣(p*n),i,j,例 矩陣乘法:(矩陣A和B相乘時,A的列數(shù)應(yīng)和B的行數(shù)相等.),楊輝三角形實際是由二項式(X+Y)n展開式各項的系數(shù)構(gòu)成，第i行就是(X+Y)i展開式的各項系數(shù)。從右圖可看出三角形中各元素的規(guī)律。除第一列和主對角線元素全為1外，其余元素是它的上行的前一列元素與上一行本列元素之和。如果將這些數(shù)看成一個10行10列的數(shù)組(上三角視為全零)，i表示行，j表示列，則有,例：打印揚輝三角,1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 ,INTEGER,DIMENSION(10,10): A DO I=1，10 A（I，I）=1 A（I，1）=1 ENDDO DO I=3，10 DO J=2，I-1 A（I，J）=A（I-1，J-1）+A（I-1，J） ENDDO ENDDO DO K=1，10 WRITE（*，(10I6)）（A（K，J），J=1，K） ENDDO END,例：打印揚輝三角,1 1 1 2 1 1 3 3 1 1 4 6 4 1 ,注意打印格式,打印“魔幻方陣。魔幻方陣是指方陣的每一行、每一列、對角線元素之和均相等,其值為n(n2+1)/2,n代表方陣的行數(shù)和列數(shù)。一個n階奇數(shù)方陣由1到n2個自然數(shù)構(gòu)成。其組成規(guī)律是： (1)將1放在第1行的中間一列; (2)由1開始依次從左下到右上方向放連續(xù)數(shù),如m放在A(i,j),則m+1放在A(i-1,j+1); (3)如果i-1n,則j+1為1; (5)如果A(i-1,j+1)已放數(shù),則將數(shù)放在A(i+1,j)中。 以下是五階魔幻方陣： 17 24 1 8 15 23 5 7 14 16 4 6 13 20 22 10 12 19 21 3 11 18 25 2 9,例：在一有序數(shù)列中,插入一數(shù),使插 PARAMETER(N=30) 入后的數(shù)列仍然有序. INTEGER A(N) A 3 , 5 , 11, 22, 28, 56, 76, 88 READ*,N1 X=45 READ*,(A(I),I=1,N1) 第一步,先找插入的位置P READ*,X P=1 P=1 DO WHILE(X.GT.A(P).AND.P.LE.N1) DO WHILE(X.GT.A(P).AND.P.LE.N1) P=P+1 P=P+1 END DO END DO 第二步,完成插入 DO I=N1,P,-1 DO I=N1,P,-1 A(I+1)=A(I) A(I+1)=A(I) END DO; A(P)=X END DO N1=N1+1 A(P)=X N1=N1+1 PRINT*,(A(I),I=1,N1) END,例：求二維數(shù)組的鞍點，即該點在行上最小，列上最大。 求第I行最小元素的程序段為： Q=1 DO J=2,N IF(A(I,Q).GT.A(I,J)Q=J END DO 求第Q列最大元素的程序段為： P=1 DO K=2,M IF(A(P,Q).LT.A(K,Q)P=K END DO 如果P=I,說明元素A(P,Q)是鞍點,Subroutine sub(a,m,n,l) Logical ：L=.FALSE. Real a(m,n) Integer p,q Do I=1,m Q=1 DO J=2,N IF(A(I,Q).GT.A(I,J)Q=J END DO P=1 DO K=2,M IF(A(P,Q).LT.A(K,Q)P=K END DO If(p.eq.I)then print*, p,q,是鞍點 L=.true. End do End Subroutine sub,例如：輸入一個45的矩陣，求其鞍點 Parameter(m=4,n=5) Real,dimension(m:n):a Logical:L=.false. Read*,(a(I,j),j=1,5),I=1,4) !按行輸入 Call sub(a,m,n,L) If(.not.L)print*,沒有鞍點 end,例 1,第五節(jié) 數(shù)組的應(yīng)用,選擇排序法的原理很簡單，步驟如下： 1）找出全部N個數(shù)據(jù)中最小的一個，把它和數(shù)列的第1個數(shù)字交換位置。 2）找出剩下N1個數(shù)據(jù)中最小的一個，把它和數(shù)列的第2個數(shù)字交換位置。 3）找出剩下N2個數(shù)據(jù)中最小的一個，把它和數(shù)列的第3個數(shù)字交換位置。 4），一直做到只剩下一個數(shù)據(jù)為止 。 下面以3 ，2， 5 ，1，4這組數(shù)字闡述選擇排序法的排序過程：,例 1,第一輪掃描 3，2， 5，1，4，發(fā)現(xiàn)1最小，把它跟第1個數(shù)字交換位置，數(shù)據(jù)變成1，3，2， 5，4。,第二輪掃描 掃描的數(shù)據(jù)為剩下的3，2， 5，4，發(fā)現(xiàn)2最小，把它跟第2個數(shù)字交換位置，數(shù)據(jù)變成1，2，3，5，4。,第三輪掃描 掃描的數(shù)據(jù)為剩下的3，5，4，發(fā)現(xiàn)3最小，把它跟第3個數(shù)字交換位置，數(shù)據(jù)變成1，2，3，5，4。,第四輪掃描 掃描的數(shù)據(jù)為剩下的5，4，發(fā)現(xiàn)4最小，把它跟第4個數(shù)字交換位置，數(shù)據(jù)變成1，2，3，4，5。,PARAMETER(N=5) INTEGER A(N),TEMP DATA A/3,2,5,1,4/ DO I=1, N MIN=A(I) DO J=11, N IF(MINA(J)THEN TEMP=A(J) A(J)=A(I) A(I)=TEMP MIN=A(I) ENDIF ENDDO ENDDO PRINT*,A END,! 暫時令A(yù)（I）是最小值,! 發(fā)現(xiàn)A(I)不是最小,! 把A(I)、A(J) 這兩個數(shù)值交換,例 1,第五節(jié) 數(shù)組的應(yīng)用,冒泡排序法的步驟： 1）從第1個數(shù)字開始，依序把兩個相鄰的數(shù)值互相比較大小。如果前一個數(shù)字比后一個數(shù)字大，就把它們的位置互相交換。 2）一直做到每一對相鄰的數(shù)字都比較過后才結(jié)束這一輪的工作。 3）回到第1步，再做下一循環(huán)的比較。如果有N個數(shù)字要排序，就需要重復(fù)N1次的掃描工作。 下面以3 ，2，5 ，1，4這組數(shù)字闡述冒泡排序的過程：,例 1,第一輪掃描：,經(jīng)過第一輪掃描后，會找出最大的數(shù)值5，并把它放在數(shù)值的最后面。 第二輪掃描：,在第二輪掃描中，可以不去比較數(shù)列的最后一個數(shù)字，因為在第一輪中，就已經(jīng)確定它是數(shù)列中的最大數(shù)值。如果硬是要比較的話，仍然可以排列出正確的結(jié)果，只不過會降低程序效率。在這一輪掃描中，可以找出數(shù)列的第2大數(shù)值，并且把它放在數(shù)列的倒數(shù)第2個位置上。,例 1,第三輪掃描：,這一輪中，不需再比較3,4的大小，因為在上一輪中，就已經(jīng)確立了43的事實。因為4是數(shù)列中第2大的數(shù)字，而最大的數(shù)字又已經(jīng)排在4的后面。同樣地，在這一輪掃描中，確立了數(shù)列的第3大數(shù)值是3，并且把它安置在數(shù)列的倒數(shù)第3個位置上。 第四輪掃描：,雖然表面上看起來已經(jīng)排序完畢，但是還是要經(jīng)過這一輪的掃描后才能確定。因為在這次掃描后才會確定數(shù)列的第4大數(shù)值。而找出第4大數(shù)值后，因為總共只有5個數(shù)字，最小的數(shù)值也會跟著找出來，排序結(jié)束。 可以由上面的過程看到，冒泡排序法可以想像成是讓重的東西向下沉，輕的東西向上浮。等到狀態(tài)穩(wěn)定，就會得到排序結(jié)果。,PARAMETER(N=5) INTEGER A(N),TEMP DATA A/3,2,5,1,4/ DO I=N-1, 1, -1 DO J=1, I IF(A(J)A(J+1)THEN TEMP=A(J) A(J)=A(J+1) A(J+1)=TEMP ENDIF ENDDO ENDDO PRINT*,A END,! 開始做N1次的掃描,! 一對一對的來比較，I之后的數(shù)字不用比較,! 如果A(J)A(J+1)就把這兩個數(shù)值交換,例 1,49,38,65,97,13,76,27,49,第五節(jié) 數(shù)組的應(yīng)用,49,38,65,97,13,76,27,49,例 1,38,49,65,97,13,76,27,49,例 1,38,49,65,97,13,76,27,49,例 1,38,49,65,97,13,76,27,49,例 1,38,49,65,97,13,76,27,49,例 1,38,49,65,76,13,97,27,49,例 1,38,49,65,76,13,97,27,49,例 1,38,49,65,76,97,13,27,49,例 1,38,49,65,76,97,13,27,49,例 1,38,49,65,76,27,13,97,49,例 1,38,49,65,76,27,13,97,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,例 1,DO j=1, n-1 if (a(j)a(j+1) then 交換 a(j),a(j+1) end if ENDDO,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,76,27,13,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,76,27,13,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,76,27,13,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,76,27,13,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,76,27,13,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,13,27,76,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,13,27,76,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,13,76,27,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,13,76,27,49,例 1,38,49,65,76,27,13,49,97,38,49,65,13,49,27,76,