Fortran程序设计基础第四章

Fortran程序设计基础第四章汇报人：AA2024-01-14数组与矩阵运算控制结构函数与子程序文件操作模块化程序设计目录01数组与矩阵运算在程序开始执行前，预先定义好数组的大小和类型，并在内存中分配相应的空间。静态数组定义在程序执行过程中，根据需要动态地创建数组，并分配相应的内存空间。动态数组定义在定义数组时，可以直接对数组元素进行赋值操作，完成数组的初始化。数组初始化数组定义及初始化数组遍历使用循环结构遍历数组中的每个元素，进行相应的操作。数组排序使用排序算法对数组中的元素进行排序，常见的排序算法有冒泡排序、选择排序、插入排序等。数组元素访问通过下标访问数组中的元素，下标从0开始计数。数组操作与访问矩阵加法两个矩阵对应元素相加，得到一个新的矩阵。矩阵乘法按照矩阵乘法的规则，将两个矩阵相乘得到一个新的矩阵。矩阵转置将矩阵的行和列进行互换，得到一个新的矩阵。矩阵求逆对于可逆矩阵，可以求得其逆矩阵，满足原矩阵与逆矩阵相乘得到单位矩阵。矩阵运算简介使用数组存储和处理一组数据，例如学生成绩、商品价格等。案例分析1案例分析2案例分析3案例分析4使用二维数组表示矩阵，并进行矩阵运算，例如求解线性方程组、计算矩阵特征值等。使用动态数组实现可变大小的数据结构，例如动态调整数组大小以适应不同数量的数据。结合数组和矩阵运算解决实际问题，例如图像处理中的像素操作、机器学习中的矩阵运算等。案例分析：数组与矩阵应用02控制结构if语句用于在满足某个条件时执行一段代码，基本格式为`if(条件)then执行语句endif`。用于在满足某个条件时执行一段代码，否则执行另一段代码，基本格式为`if(条件)then执行语句1else执行语句2endif`。用于在满足多个条件之一时执行相应的代码块，基本格式为`if(条件1)then执行语句1elseif(条件2)then执行语句2else执行语句3endif`。用于根据表达式的值选择不同的执行代码块，基本格式为`selectcase(表达式)case值1执行语句1case值2执行语句2...casedefault执行语句nendselect`。if...else语句if...elseif语句selectcase语句条件语句for循环用于在指定次数内重复执行一段代码，基本格式为`for变量=初值to终值[step步长]执行语句endfor`。foreach循环用于遍历数组或集合中的每个元素并执行相应的操作，基本格式为`foreach元素in集合执行语句endforeach`。do...while循环当给定条件为真时，重复执行一段代码，基本格式为`dowhile(条件)执行语句enddo`。循环语句123无条件地跳转到程序中指定的标签位置继续执行，基本格式为`goto标签名`。goto语句跳过当前循环中剩余的语句，直接进入下一次循环，基本格式为`continue`。continue语句立即退出当前程序或子程序，基本格式为`exit`。exit语句跳转语句求解一元二次方程。通过输入方程的系数a、b、c，利用条件语句判断方程的根的情况（有两个实根、有一个重根或无实根），并输出相应的解。案例一计算斐波那契数列。使用循环结构实现斐波那契数列的求解，并输出指定位置上的数值。案例二冒泡排序算法。利用循环结构和条件语句实现冒泡排序算法，对输入的数组进行排序并输出排序后的结果。案例三案例分析：控制结构应用03函数与子程序函数定义及调用函数定义在Fortran中，函数是一种特殊类型的子程序，用于执行特定任务并返回一个值。函数定义包括函数名、参数列表和函数体。函数调用调用函数时，需要提供必要的参数，并将返回值赋给一个变量或直接在表达式中使用。子程序是一种可重复使用的代码块，用于执行特定任务但不返回值。子程序可以是独立的程序单元，也可以嵌入到其他程序中。调用子程序时，需要提供必要的参数，并执行子程序中定义的操作。子程序可以通过名称或标签进行调用。子程序定义及调用子程序调用子程序定义在传值调用中，实际参数的值被复制到形式参数中。在子程序中对形式参数的修改不会影响实际参数的值。传值调用在传引用调用中，实际参数的地址被传递给形式参数。子程序可以通过形式参数访问和修改实际参数的值。传引用调用参数传递机制案例一计算数学函数值。例如，编写一个函数来计算正弦函数的值，并在主程序中调用该函数来获取特定角度的正弦值。案例二实现数组排序。可以编写一个子程序来对数组进行排序，然后在主程序中调用该子程序来对一个整数数组进行排序。案例三求解方程根。可以编写一个函数来求解一元二次方程的根，并在主程序中调用该函数来获取方程的解。案例分析：函数与子程序应用04文件操作03打开语句使用OPEN语句打开文件，需要指定文件名、打开方式和访问模式等参数。01文本文件与二进制文件Fortran支持处理文本文件和二进制文件，文本文件以字符形式存储，二进制文件以二进制格式存储。02打开方式Fortran提供多种文件打开方式，如顺序访问、直接访问和流式访问等。文件类型及打开方式读取操作使用READ语句从文件中读取数据，需要指定文件格式和数据类型等。写入操作使用WRITE语句向文件中写入数据，同样需要指定文件格式和数据类型等。文件指针Fortran使用文件指针来标识当前读写位置，可以通过文件指针进行随机访问。文件读写操作使用CLOSE语句关闭文件，释放相关资源。关闭文件在文件操作中可能出现各种错误，如文件不存在、读写错误等，需要进行相应的错误处理。错误处理Fortran提供错误码机制，可以通过查询错误码来判断文件操作是否成功。错误码文件关闭与错误处理案例一读取文本文件中的数据并进行处理。案例二将计算结果写入二进制文件中。案例三实现文件的复制、移动和重命名等操作。案例四处理大量数据的文件读写操作优化。案例分析：文件操作应用05模块化程序设计模块定义模块是Fortran程序中一种封装了特定功能、数据结构和相关操作的独立代码单元。模块作用模块可以提高代码的可重用性、可维护性和可读性，降低程序开发的复杂度和风险。模块概念及作用创建模块使用`MODULE`关键字开始定义模块，指定模块名称，并在模块内部定义变量、类型、接口等。使用模块在需要使用模块的程序单元中，使用`USE`语句引入模块，然后就可以直接使用模块中定义的变量、类型、接口等。模块创建与使用VS不同模块之间可以通过接口进行通信，接口定义了模块之间交互的规范和协议。数据共享模块之间可以共享数据，通过在模块中定义全局变量或者使用公共数据块实现数据共享。模块间通信模块间通信与数据共享案例二使用模块实现文件操作