FORTRAN數(shù)組介紹大全

1、FORTRAN數(shù)組介紹大全,6 數(shù)組,6.1 數(shù)組的定義與操作,6.2 動態(tài)數(shù)組,6.3 數(shù)組在函數(shù)和子程序中的應(yīng)用,6.4 數(shù)組的應(yīng)用舉例,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1 數(shù)組的定義與操作,數(shù)組:相同類型數(shù)據(jù)組成的有序的有限集合,數(shù)組必須先定義后使用。定義數(shù)組時,要對數(shù)組的名稱、類型、數(shù)組的維數(shù)和元素的數(shù)量加以說明。,用類型說明結(jié)合DIMENSION屬性進(jìn)行定義: 類型,dimension(維數(shù)說明,維數(shù)說明):數(shù)組名,數(shù)組名,6.1.1 數(shù)組的定義,FORTRAN數(shù)組介紹大全,維數(shù)說明:由下標(biāo)界限說明組成,有幾個下標(biāo)界限說明就表示數(shù)組是幾維的。多于一維的數(shù)組稱多維數(shù)組,下標(biāo)界限說明之間

2、用逗號(,)分隔。,下標(biāo)界限說明的寫法:下標(biāo)下限:下標(biāo)上界 下標(biāo)界限為整數(shù),上界必須大于下界 下標(biāo)下界為1時可以連同后面的冒號一起省略;但是,上界是不可省略的。,定義數(shù)組時,下標(biāo)界限必須為整型常量。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,例:INTEGER,DIMENSION(-2:10): P 定義一維整數(shù)組P,下標(biāo)從-2到10,13個元素。,例:DIMENSION A(12), IW(4,5) 定義一維實(shí)型數(shù)組A,下標(biāo)從1到12,12個元素;定義二維整型數(shù)組IW,4行5列,20個元素。,例: real,dimension(3,4):b,m(-5:10) 定義二維實(shí)型數(shù)組B,3行4列,12個元素;定義

3、一維實(shí)型數(shù)組M,下標(biāo)從-5到10,16個元素。,例: character c(100)*20 定義一維字符數(shù)組C,有100個字符串,每個可容納20個字符,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1.2 數(shù)組的邏輯結(jié)構(gòu)與存儲結(jié)構(gòu),一維數(shù)組:數(shù)列、向量 二維數(shù)組:矩陣、行列式、表格 三維數(shù)組:帳簿 對更多維數(shù)的數(shù)組,可以從概念上理解。,在學(xué)習(xí)程序設(shè)計語言時, 一般只要求熟練掌握二維數(shù)組的應(yīng)用,作為理解和應(yīng)用多維數(shù)組的基礎(chǔ)。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,數(shù)組元素在內(nèi)存中連續(xù)存放,下標(biāo)數(shù)值小的排在前面。存儲多維數(shù)組時,下標(biāo)變化速度依次為第一個,第二個,例:A(10),依次存儲A(1),A(2),A(3), A

4、(10) B(8,9),依次存B(1,1),B(2,1),B(8,1), B(1,2),B(2,2),B(8,2), . B(1,9),B(2,9),B(8,9),特別提示:二維數(shù)組是按列存儲的。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,用數(shù)組名(下標(biāo),下標(biāo))指定所要引用的數(shù)組元素。例:a(12),B5(3,6),c3b4(I,J,K),數(shù)組元素的下標(biāo)可以是算術(shù)表達(dá)式,系統(tǒng)計算此表達(dá)式的值并自動取整。表達(dá)式中所涉及到的不是常量的量必須要先行算出。 例:a(I+1), b5(b5(3)+a(2) 例:c3b4(I,I+5,c3b4(a(b5(c3b4(1,4,2),6),3,2),6.1.3 數(shù)組元素的引用

5、,FORTRAN數(shù)組介紹大全,必須確保數(shù)組元素的下標(biāo)的值不超過下標(biāo)界限。如果下標(biāo)越界,系統(tǒng)一般會對存儲于數(shù)組之前(后)的存儲單元進(jìn)行操作(引用或者賦值),導(dǎo)致錯誤。,如果作為數(shù)組元素的下標(biāo)的算術(shù)表達(dá)式中存在沒有賦值的變量,系統(tǒng)一般自動將它按零處理,可能會導(dǎo)致計算結(jié)果不正確,或者不穩(wěn)定(時對時錯)。這類錯誤很難發(fā)現(xiàn),是許多程序存在bug的原因。,數(shù)組元素的下標(biāo)表達(dá)式過于復(fù)雜時,最好先行算出,最好不要書寫過于復(fù)雜的語句和表達(dá)式。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1.4 數(shù)組的輸入與輸出,數(shù)組必須先定義后使用,本節(jié)討論中提到的數(shù)組假定已經(jīng)定義如下: DIMENSION A(10),M(12),D(5

6、,6),允許用數(shù)組名來I/O整個數(shù)組 例: READ(*,*) A,M,D WRITE(*,*) A,D,多維數(shù)組I/O時,按其元素在內(nèi)存中存儲的順序依次I/O各元素,遵守的原則是:最左邊的下標(biāo)變化最快。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,特別提示:二維數(shù)組是按列存儲的,在輸入/輸出時也按列進(jìn)行。,在程序中可以輸入/輸出指定的元素,作為特例,可用DO循環(huán)對數(shù)組全體元素或部分元素進(jìn)行輸入/輸出。,Do I=1,5 do j=1,6 read*,d(I,j) enddo Enddo,FORTRAN數(shù)組介紹大全,用DO循環(huán)對數(shù)組進(jìn)行輸入/輸出不方便,為此,提供了針對I/O的隱含DO循環(huán)方式。 例:read

7、(*,*) (A(I),I=4,10,2) read(*,*) (M(K),K=1,12) WRITE(*,*) (D(L,N),N=1,6),L=1,5),隱含DO循環(huán)方式輸出/輸入多維數(shù)組時要用到多重循環(huán),注意其書寫方式。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1.5 數(shù)組的操作,數(shù)組賦值:可以給所有元素賦同一個值 例: DIMENSION A(10),M(12),D(5,6) A=1.2;M=3;D=4.5,數(shù)組構(gòu)造器:(/取值列表/) 取值列表:標(biāo)量、隱DO表、向量。隱DO表和向量整體作為一個標(biāo)量。標(biāo)量之間用逗號。,數(shù)組構(gòu)造器可給多維數(shù)組的某一維賦值: Real,Dimension (2,3

8、):A,B A(1,:)=(/1,2,3/) ! 給第1行賦值 A(2,:)=(/4,5,6/) ! 第2行,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1.5 數(shù)組的操作,通過Reshape()函數(shù)可以把數(shù)組構(gòu)造器的數(shù)據(jù)賦給某種形狀的數(shù)組,real a(2,3),b(2,3),c(3,2) a(1,:)= (/1,2,3/);a(2,:)= (/4,5,6/) b=reshape(/1,2,3,4,5,6/),(/2,3/) do i = 1,2 print 1,(a(i,j),j=1,3) enddo,FORTRAN數(shù)組介紹大全,do i = 1,2 print 1,(b(i,j),j=1,3) en

9、ddo c = reshape(a,(/3,2/) do i = 1,3 print 1,(c(i,j),j=1,2) enddo 1 format(8(3x,f4.1) end,輸出結(jié)果為：,1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 1.0 3.0 5.0 2.0 4.0 6.0 1.0 5.0 4.0 3.0 2.0 6.0,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1.5 數(shù)組的操作,可以把整個數(shù)組作為一個單獨(dú)的對象進(jìn)行算術(shù)、邏輯和關(guān)系運(yùn)算。實(shí)際的運(yùn)算仍然發(fā)生在元素級。因此,參與運(yùn)算的數(shù)組必須有相同的形狀。例如:B=sin(A),表示B數(shù)組的元素是A數(shù)組對應(yīng)元素的正弦;B=A則表示B的元素與

10、A的元素對應(yīng)相等,相當(dāng)于數(shù)學(xué)上矩陣與向量的相等定義。,Fortran還提供了一些用于數(shù)組操作的內(nèi)部函數(shù),不過,實(shí)際用到的情況并不多見。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1.6 數(shù)組片段,數(shù)組片段是數(shù)組中部分元素的集合。相當(dāng)于集合論中的子集。,可以用下標(biāo)三元組表示數(shù)組片段;下標(biāo)三元組的格式為下界:上界:步長,可選項不出現(xiàn)時取缺省值。 例:real,dimension(8,10):A 則A(2:6:2,2:8:3)是一個3x3的數(shù)組片段,還可用下標(biāo)向量表示數(shù)組片段:下標(biāo)向量的元素是整數(shù),代表數(shù)組片段中的元素在數(shù)組相應(yīng)維數(shù)中的下標(biāo)。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1.6 數(shù)組片段,例:real,d

11、imension(8,10):A,B(20) Integer c(4),d(3) C=(/2,4,7,8/);d=(/1,7,19/) B(d)=3.5 !置B(1),B(7),B(19)為3.5 B(/1,7,19/) = 3.5 !與上面相同 A(5,c)=4.6 !置A(5,2),A(5,4),A(5,7)與A(5,8)為4.6,數(shù)組片段是FORTRAN90新增的概念,應(yīng)該掌握。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,例如：,Real,dimension(3,4):a Integer I(3), J(3) I=(/3,2,1/);J=(/2,3,4/) A= reshape(/1,2,3,4,5,

12、6,7,8,9,10,11,12/),(/3,4/) PRINT*,A(I,J) END,輸出結(jié)果為： 6 5 4 9 8 7 12 11 10,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.1.7 給數(shù)組元素賦初值,格式: DATA 變量表/初值表/,變量表/初值表/ 例: DIMENSION A(10),M(12),D(5,6) DATA R,A,K/-2,10*-3.5,-3/ DATA R/-2/,K/-3/,(A(I),I=1,5)/5*-3.5/ DATA U,V,W,X,D/4*-8.4,30*5.6/,DATA語句的初值表中,連續(xù)相同的數(shù)字可以用個數(shù)*初值的形式表示,如果初值為負(fù)數(shù),不得加括

13、號。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,對單個數(shù)組元素賦值,與對變量賦值沒有任何區(qū)別。,對數(shù)組片段、數(shù)組的一部分元素或全體元素賦值,可采用隱含DO循環(huán)的方式。,DATA語句中,初值表中的數(shù)值個數(shù)必須與變量表中變量個數(shù)相同。計數(shù)時,數(shù)組按其元素總數(shù)或隱含DO循環(huán)指定數(shù)量計。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,可以用DATA語句對同一個變量多次賦初值,但只有最后一次賦值有效。,例: DIMENSION R(6,6) DATA R, (R(I,I),I=1,6)/ 36*0.0 ,6*1.0/ 則數(shù)組R代表一個6階單位矩陣。,DATA語句是非執(zhí)行語句,可以出現(xiàn)在說明語句之后、END語句之前。但是,DATA語句混

14、在執(zhí)行語句中間將降低程序的可讀性,一般建議將DATA語句放在執(zhí)行語句之前。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.2 動態(tài)數(shù)組,在定義數(shù)組時,如果明確了它的大小與形狀,這樣的數(shù)組就是靜態(tài)數(shù)組,它占用的內(nèi)存大小是已知的,與定義它的程序單元具有相同的生存期。,經(jīng)常需要根據(jù)程序的輸入數(shù)據(jù)或中間計算結(jié)果來確定數(shù)組的大小,這就可以用動態(tài)數(shù)組來實(shí)現(xiàn)。動態(tài)數(shù)組占用的內(nèi)存大小是在程序執(zhí)行期間按需分配的,滿足需要又不浪費(fèi)。,動態(tài)數(shù)組占用的內(nèi)存可以釋放掉。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.2 動態(tài)數(shù)組,動態(tài)數(shù)組的定義方式: 類型說明,Dimension(RANK),Allocatable:數(shù)組名 RANK規(guī)定了數(shù)組的維

15、數(shù), 一個:代表一維，:之間用逗號隔開。不能指定各維的上下界。,Real,Dimension(:),ALLocatable:A Real,Allocatable:B(:,:,:) 定義了一維動態(tài)數(shù)組A與三維動態(tài)數(shù)組B。注意其區(qū)別。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.2 動態(tài)數(shù)組,可以為動態(tài)數(shù)組分配內(nèi)存: Allocate(數(shù)組名(維說明符),例 real,allocatable : a(:,:) read*,m,n allocate(a(m,n) Read *,a do i = 1,2 print 1,(a(i,j),j=1,3);enddo 1 format(8(3x,f4.1);deallo

16、cate(a);end,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.2 動態(tài)數(shù)組,可以釋放動態(tài)數(shù)組的內(nèi)存: DEAllocate(數(shù)組名),動態(tài)數(shù)組的元素個數(shù)可以是零。 對動態(tài)數(shù)組必須先分配內(nèi)存,然后才能使用和釋放內(nèi)存。雖然程序退出時會自動釋放所有內(nèi)存,將Allocate與DEAllocate配對使用仍然是建議養(yǎng)成的良好習(xí)慣。 已經(jīng)分配內(nèi)存的動態(tài)數(shù)組不能再分配內(nèi)存,要改變動態(tài)數(shù)組的大小時,必須先釋放其內(nèi)存,再重新為其分配內(nèi)存。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.2 動態(tài)數(shù)組,很明顯:沒有分配內(nèi)存的動態(tài)數(shù)組不能釋放其內(nèi)存。 作為虛參的數(shù)組不能是動態(tài)數(shù)組,因為它的大小是在過程調(diào)用時由相應(yīng)的實(shí)參確定的,而不是由a

17、llocate()函數(shù)分配的。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.3 數(shù)組在函數(shù)和子程序中的應(yīng)用,6.3.1 顯式形狀數(shù)組 顯式形狀數(shù)組的秩、大小、形狀都是明確指定的。作為虛參時,其上下界可以由另外的虛參指定,該虛參值的變量不影響數(shù)組的上下界。,例 Subroutine ex(a,b,C,M,N) Real a(50),b(2,3,4),C(M:N) M=M+N N=N-2,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.3 數(shù)組在函數(shù)和子程序中的應(yīng)用,6.3.2 假定形狀數(shù)組 假定形狀數(shù)組只能作為虛參,其秩是明確規(guī)定的,但其形狀由實(shí)參確定。當(dāng)下界指定時,上界會根據(jù)實(shí)參自動確定。,例 Subroutine As

18、(C) Real,Dimension(:,:):C 本過程只規(guī)定了數(shù)組C的秩為2;主調(diào)程序可以用任意的二維數(shù)組作為實(shí)參來調(diào)用它。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,6.3 數(shù)組在函數(shù)和子程序中的應(yīng)用,6.3.3 假定大小數(shù)組 假定大小數(shù)組只能作為虛參,其最后一維的上界必須用星號*表示,表明其是可變的。,例:Subroutine Asize(C) Real,Dimension(8,9,*):C,假定大小數(shù)組的形狀可以與實(shí)參數(shù)組不同,它們按照在內(nèi)存中的存儲順序一一對應(yīng)。這就使假定大小數(shù)組的最后一維可能不完整,例如,調(diào)用上例過程時,實(shí)參大小不是72的倍數(shù),必須防止使用未定義的數(shù)組元素。,FORTRAN數(shù)組

19、介紹大全,數(shù)組作為虛參,（1）當(dāng)虛參數(shù)組為數(shù)值型或邏輯型 A：實(shí)參為同類型的數(shù)組名 PROGRAM MAIN SUBROUTINE SUB（B） REAL A（1：8） REAL B（5） CALL SUB(A) A(1) A(2) A(3) A(4) A(5) A(6) A(7) A(8) B(1) B(2) B(3) B(4) B(5),FORTRAN數(shù)組介紹大全,PROGRAM MAIN SUBROUTINE SUB（B） REAL C（3,3） REAL B（5） CALL SUB(C) C(1,1) C(2,1) C(3,1) C(1,2) C(2,2) C(3,2) C(1,3)

20、C(2,3) C(3,3) B(1) B(2) B(3) B(4) B(5) 注意:虛參數(shù)組的元素個數(shù)必須小于等于實(shí)參數(shù)組的元素個數(shù). B:實(shí)參為同類型的數(shù)組元素 CALL SUB(A(3) A(1) A(2) A(3) A(4) A(5) A(6) A(7) A(8) B(1) B(2) B(3) B(4) B(5),FORTRAN數(shù)組介紹大全,CALL SUB(C(1,2) C(1,1) C(2,1) C(3,1) C(1,2) C(2,2) C(3,2) C(1,3) C(2,3) C(3,3) B(1) B(2) B(3) B(4) B(5) 注意:虛參數(shù)組不能越出實(shí)參數(shù)組的范圍.如

21、CALL SUB(C(3,2)是錯誤的 (2)當(dāng)虛參數(shù)組為字符型,實(shí)參為同類型的數(shù)組名或數(shù)組元素,虛參與實(shí)參是按字符位置一一對應(yīng). PROGRAM MAIN SUBROUTINE SUB(B) CHARACTER*4 A(5) CHARACTER*3 B(4) CALL SUB(A),FORTRAN數(shù)組介紹大全,parameter (n=20) integer a(n),X data a/52,98,-45,0,8,10,-23,6,25,12, STOP endif ENDDO write(*,*) X, Could not be found! 100 format(1x,Ordinary:

22、/(1x,10i6) 120 format(1x,The,I3,th number is,I3) end,順序查找要對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 ,因此也叫遍歷式查找。,如果數(shù)據(jù)X多次出現(xiàn)在數(shù)組中,本程序只能查找到第一次出現(xiàn)的位置。,FORTRAN數(shù)組介紹大全,parameter (N=10) INTEGER A(N) Data a/18,10,6,25,12,8,4,15,2,-5/ WRITE(*,100) A DO I = 1,N-1 DO J = N,I+1,-1 IF(A(J).LT.A(J-1) THEN M = A(J);A(J) = A(J-1);A(J-1) = M ENDIF END

23、O ENDO,例2(冒泡排序):把一組數(shù)據(jù)從小到大排列,WRITE(*,120) A 100 FORMAT(1X,Ordinary:/(1X,10I6) 120 FORMAT(1X,Sorted:/(1X,10I6) END,FORTRAN數(shù)組介紹大全,例3(選擇排序):把一組數(shù)據(jù)從小到大排列,parameter (n=10) integer a(n),p read(*,*) a；write(*,100) a do i = 1,n-1 p = I do j = i+1,n;if(a(j)a(p) p = j;Enddo if(p/=i) then j = a(p); a(p) = a(i);a

24、(i) = j endif Enddo,write(*,120) a 100 format(1x,Ordinary:/(1x,10i6) 120 format(1x,Sorted:/(1x,10i6) end,FORTRAN數(shù)組介紹大全,數(shù)理統(tǒng)計：輸入20個學(xué)生的學(xué)號、姓名和一門功課的成績,打印出最高分、最低分、全班平均分和高出平均分的學(xué)生學(xué)號、姓名與成績。 Parameter (N=20) DIMENSION S(N) character*8 num(n),name(n) write(*,*) Enter No and Score and Name READ(*,100) (num(I),s

25、(I), name(I) ,I=1,n) Sum = s(1);Smin = S(1);Smax = S(1) DO I = 2,N if(smin s(I) smin = s(I) if(smax S(I) smax = s(I),Sum = Sum+A(I) ENDDO AV=Sum/N;write(*,110) Smax,Smin,AV write(*,150) DO I = 1,N if(S(I)AV) rite(*,120)num(I),name(I),s(I) ENDDO 100 Format(A,F8.1,A) 110Format(1x,H=,F3.0, L=,F3.0,A=,F

26、3.0) 120Format(1X,2A10,F8.1) 150 Format(1x,No,8x,Name,8x,Score) END,FORTRAN數(shù)組介紹大全,數(shù)組程序舉例 例1：輸入20名學(xué)生的成績，統(tǒng)計各分?jǐn)?shù)段人數(shù)。 分?jǐn)?shù)段為：09，1019，2029，.9099，100 c(0), c(1), c(2), c(9), c(10) 輸入一個成績G，需要進(jìn)行下列判斷： DO I=0，10 IF（I*10.LE.G.AND.G.LT.(I+1)*10)C(I)=C(I)+1 END 成績G和數(shù)組C的下標(biāo)K有下列關(guān)系 K=G/10 程序為:,FORTRAN數(shù)組介紹大全,Real,dimens

27、ion(1:20):G INTEGER C(0:10),K C=0 DO I=1,20 READ*,G(I) K=G(I)/10 C(K)=C(K)+1 END DO PRINT*,(C(I),I=0,10) END,FORTRAN數(shù)組介紹大全,例2：輸入20名學(xué)生的學(xué)號和一門課的成績，統(tǒng)計不及格的人數(shù)，并把不及格的學(xué)生學(xué)號和成績打印出來。 數(shù)組NUM存放學(xué)號，數(shù)組G存放成績 CHARACTER*10 NUM（20） REAL G（20） DO I=1，20 READ*，NUM（I），G（I） END DO N=0 DO I=1，20 IF（G（I）.LT.60)THEN N=N+1; PRI

28、NT*,NUM(I),G(I) END DO END,FORTRAN數(shù)組介紹大全,例3：順序查找 A: 5 3 7 11 20 9 18 11 X=11 下列程序段用來查找數(shù)組A中是否包含X P=1 DO WHILE(A(P).NE.X .AND. P.LT.N) P=P+1 END DO 在二種情況下退出循環(huán): (1)A(P)=X;此時在A中找到X (2)P=N；即X與A（1），A（2），.A(N-1)均不相同，還要判斷與A（N）是否相等，由于此時P=N，即要判斷X與A（P）是否相等。 程序為：,FORTRAN數(shù)組介紹大全,Parameter(n=20) Integer,dimension(

29、1:n):a Integer x,p Read*,(a(I),I=1,n) Read*,x P=1 Do while(a(p).ne.x.and.p.lt.n) p=p+1 End do If(x.eq.a(p)then print*,在數(shù)組A中找到 , X , 位置為，P ELSE print*,在數(shù)組A沒有找到, X END IF END,FORTRAN數(shù)組介紹大全,例4：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, 88READ*,N1 X=45READ*,(A(I),I=1,N1) 第一步,先找插入的位置PREAD*,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+1P=P+1 END DOEND 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 DON1=N1+1 A(P)=