FORTRAN数组介绍大全

1、FORTRAN数组介绍大全,6 数组,6.1 数组的定义与操作,6.2 动态数组,6.3 数组在函数和子程序中的应用,6.4 数组的应用举例,FORTRAN数组介绍大全,6.1 数组的定义与操作,数组:相同类型数据组成的有序的有限集合,数组必须先定义后使用。定义数组时,要对数组的名称、类型、数组的维数和元素的数量加以说明。,用类型说明结合DIMENSION属性进行定义: 类型,dimension(维数说明,维数说明):数组名,数组名,6.1.1 数组的定义,FORTRAN数组介绍大全,维数说明:由下标界限说明组成,有几个下标界限说明就表示数组是几维的。多于一维的数组称多维数组,下标界限说明之间

2、用逗号(,)分隔。,下标界限说明的写法:下标下限:下标上界 下标界限为整数,上界必须大于下界 下标下界为1时可以连同后面的冒号一起省略;但是,上界是不可省略的。,定义数组时,下标界限必须为整型常量。,FORTRAN数组介绍大全,例:INTEGER,DIMENSION(-2:10): P 定义一维整数组P,下标从-2到10,13个元素。,例:DIMENSION A(12), IW(4,5) 定义一维实型数组A,下标从1到12,12个元素;定义二维整型数组IW,4行5列,20个元素。,例: real,dimension(3,4):b,m(-5:10) 定义二维实型数组B,3行4列,12个元素;定义

3、一维实型数组M,下标从-5到10,16个元素。,例: character c(100)*20 定义一维字符数组C,有100个字符串,每个可容纳20个字符,FORTRAN数组介绍大全,6.1.2 数组的逻辑结构与存储结构,一维数组:数列、向量 二维数组:矩阵、行列式、表格 三维数组:帐簿 对更多维数的数组,可以从概念上理解。,在学习程序设计语言时, 一般只要求熟练掌握二维数组的应用,作为理解和应用多维数组的基础。,FORTRAN数组介绍大全,数组元素在内存中连续存放,下标数值小的排在前面。存储多维数组时,下标变化速度依次为第一个,第二个,例:A(10),依次存储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),特别提示:二维数组是按列存储的。,FORTRAN数组介绍大全,用数组名(下标,下标)指定所要引用的数组元素。例:a(12),B5(3,6),c3b4(I,J,K),数组元素的下标可以是算术表达式,系统计算此表达式的值并自动取整。表达式中所涉及到的不是常量的量必须要先行算出。 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 数组元素的引用

5、,FORTRAN数组介绍大全,必须确保数组元素的下标的值不超过下标界限。如果下标越界,系统一般会对存储于数组之前(后)的存储单元进行操作(引用或者赋值),导致错误。,如果作为数组元素的下标的算术表达式中存在没有赋值的变量,系统一般自动将它按零处理,可能会导致计算结果不正确,或者不稳定(时对时错)。这类错误很难发现,是许多程序存在bug的原因。,数组元素的下标表达式过于复杂时,最好先行算出,最好不要书写过于复杂的语句和表达式。,FORTRAN数组介绍大全,6.1.4 数组的输入与输出,数组必须先定义后使用,本节讨论中提到的数组假定已经定义如下: DIMENSION A(10),M(12),D(5

6、,6),允许用数组名来I/O整个数组 例: READ(*,*) A,M,D WRITE(*,*) A,D,多维数组I/O时,按其元素在内存中存储的顺序依次I/O各元素,遵守的原则是:最左边的下标变化最快。,FORTRAN数组介绍大全,特别提示:二维数组是按列存储的,在输入/输出时也按列进行。,在程序中可以输入/输出指定的元素,作为特例,可用DO循环对数组全体元素或部分元素进行输入/输出。,Do I=1,5 do j=1,6 read*,d(I,j) enddo Enddo,FORTRAN数组介绍大全,用DO循环对数组进行输入/输出不方便,为此,提供了针对I/O的隐含DO循环方式。 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),隐含DO循环方式输出/输入多维数组时要用到多重循环,注意其书写方式。,FORTRAN数组介绍大全,6.1.5 数组的操作,数组赋值:可以给所有元素赋同一个值 例: DIMENSION A(10),M(12),D(5,6) A=1.2;M=3;D=4.5,数组构造器:(/取值列表/) 取值列表:标量、隐DO表、向量。隐DO表和向量整体作为一个标量。标量之间用逗号。,数组构造器可给多维数组的某一维赋值: Real,Dimension (2,3

8、):A,B A(1,:)=(/1,2,3/) ! 给第1行赋值 A(2,:)=(/4,5,6/) ! 第2行,FORTRAN数组介绍大全,6.1.5 数组的操作,通过Reshape()函数可以把数组构造器的数据赋给某种形状的数组,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数组介绍大全,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,输出结果为：,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数组介绍大全,6.1.5 数组的操作,可以把整个数组作为一个单独的对象进行算术、逻辑和关系运算。实际的运算仍然发生在元素级。因此,参与运算的数组必须有相同的形状。例如:B=sin(A),表示B数组的元素是A数组对应元素的正弦;B=A则表示B的元素与

10、A的元素对应相等,相当于数学上矩阵与向量的相等定义。,Fortran还提供了一些用于数组操作的内部函数,不过,实际用到的情况并不多见。,FORTRAN数组介绍大全,6.1.6 数组片段,数组片段是数组中部分元素的集合。相当于集合论中的子集。,可以用下标三元组表示数组片段;下标三元组的格式为下界:上界:步长,可选项不出现时取缺省值。 例:real,dimension(8,10):A 则A(2:6:2,2:8:3)是一个3x3的数组片段,还可用下标向量表示数组片段:下标向量的元素是整数,代表数组片段中的元素在数组相应维数中的下标。,FORTRAN数组介绍大全,6.1.6 数组片段,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)为3.5 B(/1,7,19/) = 3.5 !与上面相同 A(5,c)=4.6 !置A(5,2),A(5,4),A(5,7)与A(5,8)为4.6,数组片段是FORTRAN90新增的概念,应该掌握。,FORTRAN数组介绍大全,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,输出结果为： 6 5 4 9 8 7 12 11 10,FORTRAN数组介绍大全,6.1.7 给数组元素赋初值,格式: DATA 变量表/初值表/,变量表/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语句的初值表中,连续相同的数字可以用个数*初值的形式表示,如果初值为负数,不得加括

13、号。,FORTRAN数组介绍大全,对单个数组元素赋值,与对变量赋值没有任何区别。,对数组片段、数组的一部分元素或全体元素赋值,可采用隐含DO循环的方式。,DATA语句中,初值表中的数值个数必须与变量表中变量个数相同。计数时,数组按其元素总数或隐含DO循环指定数量计。,FORTRAN数组介绍大全,可以用DATA语句对同一个变量多次赋初值,但只有最后一次赋值有效。,例: DIMENSION R(6,6) DATA R, (R(I,I),I=1,6)/ 36*0.0 ,6*1.0/ 则数组R代表一个6阶单位矩阵。,DATA语句是非执行语句,可以出现在说明语句之后、END语句之前。但是,DATA语句混

14、在执行语句中间将降低程序的可读性,一般建议将DATA语句放在执行语句之前。,FORTRAN数组介绍大全,6.2 动态数组,在定义数组时,如果明确了它的大小与形状,这样的数组就是静态数组,它占用的内存大小是已知的,与定义它的程序单元具有相同的生存期。,经常需要根据程序的输入数据或中间计算结果来确定数组的大小,这就可以用动态数组来实现。动态数组占用的内存大小是在程序执行期间按需分配的,满足需要又不浪费。,动态数组占用的内存可以释放掉。,FORTRAN数组介绍大全,6.2 动态数组,动态数组的定义方式: 类型说明,Dimension(RANK),Allocatable:数组名 RANK规定了数组的维

15、数, 一个:代表一维，:之间用逗号隔开。不能指定各维的上下界。,Real,Dimension(:),ALLocatable:A Real,Allocatable:B(:,:,:) 定义了一维动态数组A与三维动态数组B。注意其区别。,FORTRAN数组介绍大全,6.2 动态数组,可以为动态数组分配内存: Allocate(数组名(维说明符),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数组介绍大全,6.2 动态数组,可以释放动态数组的内存: DEAllocate(数组名),动态数组的元素个数可以是零。 对动态数组必须先分配内存,然后才能使用和释放内存。虽然程序退出时会自动释放所有内存,将Allocate与DEAllocate配对使用仍然是建议养成的良好习惯。 已经分配内存的动态数组不能再分配内存,要改变动态数组的大小时,必须先释放其内存,再重新为其分配内存。,FORTRAN数组介绍大全,6.2 动态数组,很明显:没有分配内存的动态数组不能释放其内存。 作为虚参的数组不能是动态数组,因为它的大小是在过程调用时由相应的实参确定的,而不是由a

17、llocate()函数分配的。,FORTRAN数组介绍大全,6.3 数组在函数和子程序中的应用,6.3.1 显式形状数组 显式形状数组的秩、大小、形状都是明确指定的。作为虚参时,其上下界可以由另外的虚参指定,该虚参值的变量不影响数组的上下界。,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数组介绍大全,6.3 数组在函数和子程序中的应用,6.3.2 假定形状数组 假定形状数组只能作为虚参,其秩是明确规定的,但其形状由实参确定。当下界指定时,上界会根据实参自动确定。,例 Subroutine As

18、(C) Real,Dimension(:,:):C 本过程只规定了数组C的秩为2;主调程序可以用任意的二维数组作为实参来调用它。,FORTRAN数组介绍大全,6.3 数组在函数和子程序中的应用,6.3.3 假定大小数组 假定大小数组只能作为虚参,其最后一维的上界必须用星号*表示,表明其是可变的。,例:Subroutine Asize(C) Real,Dimension(8,9,*):C,假定大小数组的形状可以与实参数组不同,它们按照在内存中的存储顺序一一对应。这就使假定大小数组的最后一维可能不完整,例如,调用上例过程时,实参大小不是72的倍数,必须防止使用未定义的数组元素。,FORTRAN数组

19、介绍大全,数组作为虚参,（1）当虚参数组为数值型或逻辑型 A：实参为同类型的数组名 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数组介绍大全,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:虚参数组的元素个数必须小于等于实参数组的元素个数. B:实参为同类型的数组元素 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数组介绍大全,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:虚参数组不能越出实参数组的范围.如

21、CALL SUB(C(3,2)是错误的 (2)当虚参数组为字符型,实参为同类型的数组名或数组元素,虚参与实参是按字符位置一一对应. PROGRAM MAIN SUBROUTINE SUB(B) CHARACTER*4 A(5) CHARACTER*3 B(4) CALL SUB(A),FORTRAN数组介绍大全,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,顺序查找要对所有数据进行比较 ,因此也叫遍历式查找。,如果数据X多次出现在数组中,本程序只能查找到第一次出现的位置。,FORTRAN数组介绍大全,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):把一组数据从小到大排列,WRITE(*,120) A 100 FORMAT(1X,Ordinary:/(1X,10I6) 120 FORMAT(1X,Sorted:/(1X,10I6) END,FORTRAN数组介绍大全,例3(选择排序):把一组数据从小到大排列,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数组介绍大全,数理统计：输入20个学生的学号、姓名和一门功课的成绩,打印出最高分、最低分、全班平均分和高出平均分的学生学号、姓名与成绩。 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数组介绍大全,数组程序举例 例1：输入20名学生的成绩，统计各分数段人数。 分数段为：09，1019，2029，.9099，100 c(0), c(1), c(2), c(9), c(10) 输入一个成绩G，需要进行下列判断： DO I=0，10 IF（I*10.LE.G.AND.G.LT.(I+1)*10)C(I)=C(I)+1 END 成绩G和数组C的下标K有下列关系 K=G/10 程序为:,FORTRAN数组介绍大全,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数组介绍大全,例2：输入20名学生的学号和一门课的成绩，统计不及格的人数，并把不及格的学生学号和成绩打印出来。 数组NUM存放学号，数组G存放成绩 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数组介绍大全,例3：顺序查找 A: 5 3 7 11 20 9 18 11 X=11 下列程序段用来查找数组A中是否包含X P=1 DO WHILE(A(P).NE.X .AND. P.LT.N) P=P+1 END DO 在二种情况下退出循环: (1)A(P)=X;此时在A中找到X (2)P=N；即X与A（1），A（2），.A(N-1)均不相同，还要判断与A（N）是否相等，由于此时P=N，即要判断X与A（P）是否相等。 程序为：,FORTRAN数组介绍大全,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*,在数组A中找到 , X , 位置为，P ELSE print*,在数组A没有找到, X END IF END,FORTRAN数组介绍大全,例4：在一有序数列中,插入一数,使插PARAMETER(N=30) 入后的数列仍然有序.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)=