FORTRAN課程設(shè)計(jì)2014級(總14頁

1、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)Fortran95課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 課程設(shè)計(jì)教學(xué)目的及基本要求1 了解并掌握程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，具備初步的獨(dú)立分析和設(shè)計(jì)能力；2 初步掌握程序設(shè)計(jì)過程的問題分析、算法設(shè)計(jì)、程序編碼、調(diào)試等基本方法和技能；3 提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識和方法獨(dú)立分析和解決問題的能力；4 訓(xùn)練用系統(tǒng)的觀點(diǎn)和程序設(shè)計(jì)一般規(guī)范進(jìn)行程序設(shè)計(jì)開發(fā)，培養(yǎng)所應(yīng)具備的科學(xué)的工作方法和作風(fēng)；5 獨(dú)立完成或分組完成；6 僅限用Fortran語言編寫程序；7 7月11日前完成；8 允許分小組完成，每組最多5人組成，每組提交一份的課程設(shè)計(jì)報(bào)告；9 每個(gè)小組需要完成程序設(shè)計(jì)題目中的兩個(gè)，其中題1、2、3、4中必選1個(gè)；

2、10 每個(gè)同學(xué)的課程設(shè)計(jì)報(bào)告命名為“學(xué)號姓名.doc”，7月11日前“按班級”打成一個(gè)壓縮包發(fā)送任課教師信箱并將紙質(zhì)課程報(bào)告交到辦公室。（由班長負(fù)責(zé)匯總收集提交）二、 課程設(shè)計(jì)步驟1 問題分析和任務(wù)定義：根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，充分地分析和理解問題，明確問題要求做什么？（而不是怎么做？）限制條件是什么？2 邏輯設(shè)計(jì)：對問題描述中涉及的操作對象定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型，并按照以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為中心的原則劃分模塊，定義主程序模塊和各抽象數(shù)據(jù)類型。邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果應(yīng)寫出每個(gè)抽象數(shù)據(jù)類型的定義(包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述和每個(gè)基本操作的功能說明)，各個(gè)主要模塊的算法，并畫出模塊之間的調(diào)用關(guān)系圖；3 詳細(xì)設(shè)計(jì)：定義相應(yīng)的存儲結(jié)構(gòu)

3、并寫出各子程序的算法。在這個(gè)過程中，要綜合考慮程序設(shè)計(jì)功能，使得程序結(jié)構(gòu)清晰、合理、簡單和易于調(diào)試，抽象數(shù)據(jù)類型的實(shí)現(xiàn)盡可能做到數(shù)據(jù)封裝，基本操作的規(guī)格說明盡可能明確具體。詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果是對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和基本操作作出進(jìn)一步的求精，寫出數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的類型定義，寫出子程序形式的算法框架；4 程序編碼：把詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)一步求精為程序設(shè)計(jì)語言程序。同時(shí)加入一些注解，使程序中邏輯概念清楚；5 程序調(diào)試與測試：采用自底向上，分模塊進(jìn)行，能夠熟練掌握調(diào)試工具的功能。調(diào)試正確后，認(rèn)真整理源程序及其注釋，形成格式和風(fēng)格良好的源程序清單和結(jié)果；6 結(jié)果分析：程序運(yùn)行結(jié)果包括正確的輸入及其輸出結(jié)果和含有錯(cuò)誤的輸入及其

4、輸出結(jié)果。算法的時(shí)間、空間復(fù)雜性分析；可去掉？7 編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，提交一份完整的電子文檔和打印文檔，文檔應(yīng)包含以下主要內(nèi)容： 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書封面，應(yīng)給出標(biāo)題、專業(yè)、班級、姓名、學(xué)號（包括本組所有同學(xué)的姓名及學(xué)號）、指導(dǎo)教師和完成日期等信息，封面排版可自行設(shè)計(jì)； 自動生成目錄（要求包括兩級目錄）參考樣式：要求：目錄題頭用三號黑體字居中書寫，隔行書寫目錄內(nèi)容。目錄中各級題序及題標(biāo)用小四號黑體字 說明問題及解題的思路說明文本 用FORTRAN語言編寫的源程序（必要的變量說明和注釋語句）； 符合作業(yè)要求的輸入、輸出數(shù)據(jù)。 盡量使用文件實(shí)現(xiàn)輸入和輸出，并將記事本文件抓圖后插入課程設(shè)計(jì)文本。三、 參考題

5、目1.【設(shè)計(jì)題目】求一元方程的根問題描述和基本要求：設(shè)計(jì)選擇菜單完成求解一元方程的根。l 要求采用函數(shù)子程序定義一元方程，且每位同學(xué)選擇的一元方程不能相同；l 程序選擇以下三種方法（菜單選擇）求該方程的根；METHOD = 1 牛頓迭代法METHOD = 2 二分法METHOD = 3 弦截法l 對于不同的近似算法分別編寫子程序，精度要求10-6。2.【設(shè)計(jì)題目】求某函數(shù)在某指定區(qū)域內(nèi)的求定積分 問題描述和基本要求：設(shè)計(jì)選擇菜單完成定積分計(jì)算l 采用函數(shù)子程序定義函數(shù)f（X），且每位同學(xué)選擇的f(x)不能相同；l 程序選擇以下三種方法求定積分：METHOD = 1 矩形法METHOD = 2

6、梯形法METHOD = 3 辛普生法l 對于不同的算法分別編寫子程序，選擇調(diào)用，比較不同方法求解的精度。 根據(jù)以上功能要求，設(shè)計(jì)程序完成，每種方法的輸出數(shù)據(jù)結(jié)果都要求顯示。3. 【設(shè)計(jì)題目】求解線性方程組問題描述和基本要求：用高斯消元法求解線性方程組AX=B的解l 其中A為n*n系數(shù)矩陣，x為解向量，B為方程組右端等值矩陣。要求程序可以輸入求解任意多個(gè)未知數(shù)的方程組，并附算例及求解結(jié)果；l 每位同學(xué)的線性方程組不能相同；4.【設(shè)計(jì)題目】矩陣的操作問題描述和基本要求：設(shè)有兩個(gè)矩陣A=(aij)mn，B=(bij)pq1）編寫矩陣輸入子程序input_mat，通過該子程序完成矩陣的輸入并返回保存矩

7、陣的數(shù)組和對應(yīng)矩陣的行數(shù)、列數(shù)。2）編寫矩陣輸出子程序output_mat，通過該子程序完成矩陣的輸出。3）求矩陣的轉(zhuǎn)置，矩陣的轉(zhuǎn)置A=(aji)nm，轉(zhuǎn)置前輸出原矩陣，轉(zhuǎn)置后輸出轉(zhuǎn)置矩陣。4）求矩陣A、B的和。矩陣A和B能夠相加的條件是：m=p，n=q；矩陣A和B如果不能相加，請給出提示信息；若能夠相加，則求和矩陣C并輸出C。C=A+B=(cij)mn，其中cij=aij+bij5）求矩陣A、B的差。矩陣A和B能夠相減的條件是：m=p，n=q；矩陣A和B如果不能相減，請給出提示信息；若能夠相減，則求差矩陣C并輸出C。C=A-B=(cij)mn，其中cij=aij-bij6）求矩陣A、B的積。

8、矩陣A和B能夠相乘的條件是：p=n；矩陣A和B如果不能相乘，請給出提示信息；若能夠相乘，則求積矩陣D并輸出D。D=AB=(dij)mq，其中dij=aikbkj，k=1,2,n7）設(shè)計(jì)一個(gè)菜單，具有求矩陣的轉(zhuǎn)置、求矩陣的和、差，求矩陣的積、退出等基本的功能。在求矩陣的和或求矩陣的積時(shí)要求能夠先提示輸入兩個(gè)矩陣，然后再進(jìn)行相應(yīng)的操作。5.【設(shè)計(jì)題目】紙牌游戲問題描述和基本要求：編號為1-52張牌，正面向上，從第2張開始，以2為基數(shù)，是2的倍數(shù)的牌翻一次，直到最后一張牌；然后，從第3張開始，以3為基數(shù)，是3的倍數(shù)的牌翻一次，直到最后一張牌；然后從第4張開始，以4為基數(shù)，是4的倍數(shù)的牌翻一次，直到最

9、后一張牌；.再依次5的倍數(shù)的牌翻一次，6的，7的直到以52為基數(shù)的翻過，輸出：這時(shí)正面向上的牌有哪些？6.【設(shè)計(jì)題目】排序綜合問題描述和基本要求：利用隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生N個(gè)隨機(jī)整數(shù)（2000以上），對這些數(shù)進(jìn)行多種方法進(jìn)行排序。1)至少采用兩種方法實(shí)現(xiàn)上述問題求解（提示，可采用的方法有插入排序、冒泡排序、選擇排序、交換排序等）。并把排序后的結(jié)果保存在不同的文件中。2)統(tǒng)計(jì)每一種排序方法的性能（以上機(jī)運(yùn)行程序所花費(fèi)的時(shí)間為準(zhǔn)進(jìn)行對比），找出其中兩種較快的方法。3)如果采用4種或4種以上的方法者，可適當(dāng)加分。7.【設(shè)計(jì)題目】班級成績考評程序問題描述和基本要求：編寫班級學(xué)生成績管理程序1）采用數(shù)據(jù)文件輸入

10、某班級30名同學(xué)的學(xué)號及各五門課程的成績；2）求出每名同學(xué)的總分、統(tǒng)計(jì)各門課程的平均分；3）統(tǒng)計(jì)各門課程中高于和低于平均分的人數(shù)；4）按總分高低排序，在輸出文件中輸出名次、學(xué)號及總分（按學(xué)號順序輸出）。5）分?jǐn)?shù)查詢，輸入某一同學(xué)的學(xué)號，輸出該生的名次、各門課程的成績及總分。 6）要求使用結(jié)構(gòu)體,鏈表或數(shù)組等實(shí)現(xiàn)上述要求7）采用多種方法且算法正確者,可適當(dāng)加分8. 【設(shè)計(jì)題目】數(shù)據(jù)庫簡單應(yīng)用問題描述：某旅游公司有職工15人，現(xiàn)在需要通過計(jì)算機(jī)管理該公司的人員信息，所開發(fā)的程序應(yīng)當(dāng)包括：1建立人員基本信息（姓名、性別、出生年月、工齡、基本工資，獎金，總收入等）檔案；2能夠按照當(dāng)?shù)貍€(gè)人所得稅繳納辦法

11、計(jì)算職工應(yīng)繳納的個(gè)人所得稅并記錄到員工信息中；3 能夠判斷某人是否是該公司的員工；4能夠按照員工的最終實(shí)際收入對員工進(jìn)行排序，以便對前三名進(jìn)行表彰。要求采用子程序編程方式編寫各個(gè)功能模塊9. 【設(shè)計(jì)題目】 計(jì)算任意多邊形的面積 問題描述和基本要求：假定有一N多邊形，N通過輸入數(shù)據(jù)指定（N）=3），以多邊形各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)值為輸入數(shù)據(jù)，編寫程序?qū)崿F(xiàn)該多邊形面積的計(jì)算。1 假定該多邊形位于XOY平面2 多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)采用復(fù)型數(shù)據(jù)處理，提示：兩個(gè)復(fù)數(shù)的差是兩點(diǎn)間的距離；3 利用計(jì)算三角形的面積的子程序10. 【設(shè)計(jì)題目】 打印圖形問題描述和基本要求：打印由*組成的各種圖案，至少打印5種以上。1 直角三

12、角形形狀2 等腰三角形形狀3 菱形4 平行四邊形5 其他各種形狀 11、打印如下形式的N x N 的螺旋方陣 1 16 15 14 13 2 17 24 23 12 3 18 25 22 11 4 19 20 21 10 5 6 7 8 912.設(shè)計(jì)一程序完成水準(zhǔn)測量中的數(shù)據(jù)處理和平差計(jì)算。要求如下： 1.可以處理任意個(gè)測量點(diǎn)，可以處理根據(jù)菜單選擇測量方法（閉合水準(zhǔn)路線、附合水準(zhǔn)路線、支水準(zhǔn)路線） 2.測量數(shù)據(jù)以文件形式輸入，輸入數(shù)據(jù)格式自己設(shè)計(jì)； 3.根據(jù)輸入的測量數(shù)據(jù)，按照工程測量基本原理，計(jì)算高差閉合差、分配高差閉合差及最終高程計(jì)算結(jié)果 4.將計(jì)算結(jié)果以文件形式輸出四、 課程設(shè)計(jì)考核方法

13、及成績評定課程設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)，要求學(xué)生寫出課程設(shè)計(jì)報(bào)告（附可運(yùn)行的源程序），由指導(dǎo)教師根據(jù)現(xiàn)場考查（考查任務(wù)完成情況）、批閱課程設(shè)計(jì)報(bào)告按百分制給定最終成績（必要時(shí)可進(jìn)行答辯，以檢查學(xué)生的實(shí)際完成情況）。按照百分制評定成績：平時(shí)表現(xiàn)（20%）、課程設(shè)計(jì)報(bào)告和程序質(zhì)量可行性（60%），相對應(yīng)運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)及文件（20%）。第二題 利用梯形法計(jì)算f（x）=1/（1+x）的定積分即面積real a,b,h,x,s,s1,f0,f1integer n,iread*,a,b,nh=(b-a)/nx=as=0f0=1.0/(1+x)do i=1,n x=x+h f1=1.0/(1+x) s1=(f0+f1)*h

14、/2 s=s+s1 f0=f1enddoprint*,定積分為：,send第三題 利用蒙特拉法求（圓周率），主要是隨機(jī)分配integer(4) ISEEDread*,nm=0do i=1,n x=RAN(ISEED) y=ran(ISEED) IF(X*X+Y*Ya(j) thent=a(i)a(i)=a(j)a(j)=tendifenddoenddoprint*,原始數(shù)據(jù)從小到大的順序排列如下：print 10,a10 format(10i5)end2.選擇交換排序法Parameter(n=10)Integer a(n),tPrint*,輸入需要排序的n個(gè)數(shù)據(jù)Read*,ado i=1,n-

15、1 p=i do j=i+1,n if(a(j)a(j+1) thent=a(j)a(j)=a(j+1)a(j+1)=tendifenddoenddoprint*,原始數(shù)據(jù)從小到大的順序排列如下：print 10,a10 format(10i5)end二.派生類型 typeParameter(n=10)Type student_record Integer num,s Real a(3),aveend typeType(student_racord) class(n)Print 100,請輸入n個(gè)學(xué)生的學(xué)號和成績：do i=1,n Read*,class(i)%num,class(i)%a C

16、lass(i)%ave=(class(i)%a(1)+ class(i)%a(2)+ class(i)%a(3)/3.0end dodo i=1,nk=0do j=1,n If(class(j)%aveclass(i)%ave) k=k+1 enddo class(i)%s=k+1enddoprint*, print*,按照平均分排名如下：print*,-print*,名次 學(xué)號 語文 數(shù)學(xué) 英語 平均分?jǐn)?shù)do i=1,n do j=1,n if(class(j)%s=i) print 200,class(j)%s,class(j)%num, class(j)%a, class(j)%ave

17、enddoenddo100 format(a,i3,a)200 format(i5,i10,4f8.1)end三、一元方程的解(以f（x）=x -2x +7x+4=0為例)1.二分法Program exam12-1Real,x1,x2,xReal bisect，funcDo Print*,輸入x1，x2的值： Read*,x1,x2 If(func(x1)*func(x2)1e-6)f1=func(x1)if(f1*fx0) then x2=xelse x1=xendifx=(x1+x2)/2.0fx=func(x)enddobisect=xendfunction func(x)real xf

18、unc=x*3-2*x*2+7*x+4end2.弦截法求一元方程的根Program exam12-2Real x1,x2,xReal secant，funcDoPrint*,輸入x1，x2的值：Read*,x1,x2 If(func(x1)*func(x2)1e-6)f1=func(x1)if(f1*fx1e-6) print 10,i ,x1x=x1i=i+1x1=x-func(x)/dfunc(x)enddoprint 20,x=x110 format(i=,i4,6x,x=,f15.720 format(a,f15.7)Endreal function func(x)real xfunc

19、=x*3-2*x*2+7*x+4endreal function dfunc(x) real xdfunc=3*x*2-4*x+7end四.數(shù)值積分（以f（x）=e*x+1為例）1.矩形法Program exam12-5Real a,s,bInteger nReal rectanglePrint*,輸入a，b和n的值Read*，a,b,nS=rectangle(a,b,n)Print 10,a,b,nPrint 20,s10 format(a=,f5.2,3x, b=,f5.2,3x, n=,i4)20 format(s=,f15.8)EndReal function rectangle(a,

20、b,n)Implicit noneReal x,a,b,h,sInteger i,nReal funcx=ah=(b-a)/ns=0do i=1,n s=s+func(x)*h x=x+henddorectangle=sendreal function func(x)real xfunc=1+exp(x)end2.梯形法Program exam12-6Real a,s,bInteger nReal trapeziaPrint*,輸入a，b和n的值Read*，a,b,nS= trapezia(a,b,n)Print 10,a,b,nPrint 20,s10 format(a=,f5.2,3x, b=,f5.2,3x, n=,i4)20 format(s=,f15.8)EndReal function trapezia(a,b,n)Implicit noneReal x,a,b,h,sInteger i,nReal funcx