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第五章 数 组

第五章 数 组. Fortran 90 数组的特点： *** 可以逐个元素对数组进行操作，也可以对数组整体、数组段直接进行操作； *** Fortran 90 提供了针对数组操作的构造块和函数； *** Fortran 90 提供了动态数组，以有效利用内存； *** Fortran 90 数组具有隐式循环和数组赋值的功能。. 第一节 数组声明. 数组声明实例 REAL ， DIMENSION(15) ::X ！下界缺省值为 1

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第五章 数 组

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  1. 第五章 数 组 Fortran 90数组的特点： *** 可以逐个元素对数组进行操作，也可以对数组整体、数组段直接进行操作； *** Fortran 90提供了针对数组操作的构造块和函数； *** Fortran 90提供了动态数组，以有效利用内存； *** Fortran 90 数组具有隐式循环和数组赋值的功能。

  2. 第一节 数组声明 数组声明实例 • REAL，DIMENSION(15) ::X ！下界缺省值为1 • REAL，DIMENSION(1:5，1:3) ::Y • REAL，DIMENSION(-4:0，1:3) ::Z （1）维(rank) —代表下标个数。X为一维数组，Y和Z为二维数组。 （2）界(bounds) — X下界1、上界15，Y下界1和1，上界5和3，Z下界-4和1、上界0和3。 （3）度(extent) —维上的元素个数。X度为15，Y和Z度为5和3。 （4）大小(size) —总的元素个数，或特定维上的元素个数。X、Y和Z的大小为15。 （5）形状(shape) —由维和度决定。X的形状为(/15/)，Y和Z形状为(/5，3/)。 （6）一致的(conformable) —形状相同的数组是一致的或兼容的，一致的数组才能相互赋值，这里Y和Z 形状相同。

  3. 数组声明的一般形式： • TYPE，DIMENSION( [dl:]，du[[dl:] du]…) ::Arr • TYPE [::] Arr( [dl:]， du[[dl:] du]…) TYPE代表数据类型，dl 和du 分别为维的下界和上界，Arr 为数组变量。 下列都是合法的数组声明： • INTEGER, PARAMETER ::lda=5 • REAL，DIMENSION(100) ::R • REAL，DIMENSION(1:10，1:10) ::S • REAL ::T(10，10) • REAL，DIMENSION(-10: -1) ::X • INTEGER，PARAMETER ::lda=5 • REAL，DIMENSION(0:lda-1) ::Y • REAL，DIMENSION(1+lda*lda，10) ::Z 表明： （1）上、下界可以任意规定； （2）缺省下界为1； （3）可省略 DIMENSION 属性，如 T ； （4）数组大小可以为0； （5） Fortran 77数组声明分2步：先数组类型，再数组维数及大小。

  4. 例 5-1 一维数组的使用，从保存有学生学号、姓名和成绩三列数据的文件中读取全部数据，并在屏幕上显示 PROGRAM Main IMPLICIT NONE INTEGER，PARAMETER :: MAX = 100 ! 最大行数 CHARACTER(20) NO(MAX)，NAME(MAX) ! 学号、姓名 REAL MARK(MAX) ! 成绩 INTEGER IO，I，N ! N 代表实际行数 OPEN (1，FILE = ‘DATA.TXT’) READ(1，*，IOSTAT = IO) (NO(I)，NAME(I)，MARK(I)，I=1，MAX) IF(IO<0)THEN ! 遭遇文件尾 N=I-1 ELSE N=MAX END IF PRINT*，N WRITE(*，‘(2A，F4.1)’) (NO(I)，NAME(I)，MARK(I)，I=1，N) CLOSE(1) END PROGRAM

  5. 例5-2 二维数组的使用，从保存有学生学号、姓名和成绩三列数据的文件中读取全部数据，并在屏幕上显示 • PROGRAM Main • IMPLICIT NONE • INTEGER，PARAMETER :: MAX = 100 !最大行数 • CHARACTER(20) Stud(MAX，3) !学号、姓名、成绩，共3列 • INTEGER IO，I，J，N • OPEN (1，FILE = ‘DATA.TXT’) • READ(1，*，IOSTAT = IO) ((Stud(I，J)，J=1，3)，I=1，MAX) • IF(IO<0)THEN • N=I-1 • ELSE • N=MAX • END IF • PRINT*，N • PRINT*，((Stud(I，J)，J=1，3)，I=1，N) • CLOSE(1) • END PROGRAM

  6. 第二节 数组存储 1. 自由存储 • 不规定数组在内存中如何存储，便于编写可移植的程序，编译器可以自由地实现存储优化。例如：在分布式计算环境中，一个大的数组可以被存储到100 个处理器中，每个存储数组中的部分元素。在 High Performance Fortran 中，自由存储被广泛应用。 2. 列主存储 • 先存储第一列，然后是第二列、第三列，直到最后一列，称为列主存储。例如：向另一个语言编写的例程传递数组、数组构造、数组输入/输出、系统提供的一些数组函数(TRANSFER，RESHAPE，PACK，UNPACK和MERGE)时，需要明确给出数组的存储方式 —列主存储。

  7. 第三节 数组操作 1. 数组赋初值 (1) 使用 DATA 的一般形式为： • INTEGER A(5) • DATA A/1, 2, 3, 4, 5/! A(1), A(2), A(3), A(4), A(5)的值分别为1, 2, 3, 4, 5 (2) 使用乘号(*) • DATA A /5 *3/! A(1), A(2), A(3), A(4), A(5)的值都为3 乘号“*” 表示数据的重复, 重复的次数写在前面。 (3) 使用隐式循环 • DATA (A(I), I=2,4) /2, 3, 4/ !A(2)，A(3)，A(4)的值分别为2，3，4 隐式循环可用来设置数组的初值，也可以认为是 DO 循环的简略形式，在隐式循环中，同样可以设置循环变量的增量(或步长)。例如： • DATA (A(I), I=1, 5, 2) /1, 3, 5/ !A(1)，A(3)，A(5)的值分别为1，3，5

  8. 隐式循环也可以嵌套使用，例如： • INTEGER B(2，2)，I，J • DATA ((B(I，J)，J=1，2 ) /1，2，3，4/ (4) 省略 DATA Fortran 90可以省略 DATA 关键字，直接给数组设置初值。例如： • INTEGER :: A(5)=(/1，2，3，4，5/) 省略 DATA ，仍可使用隐式循环，所赋初值的个数要与数组元素的个数相等。 • INTEGER I • INTEGER ::A(5)=(/1，(2，I=2，4)，5/) !A(2)，A(3)，A(4)的值为2，A(1)和A(5)的值分别为1，5 隐式循环可以给数组赋初值，也可以用来输出数组。例如： • PRINT *，((B(I，J)，I=1，2)，J=1，2)

  9. 2. 数组整体操作 Fortran 90 可以对数组进行整体操作，操作简化，举例说明如下： • A=5 其中，A是任意维数及大小的数组，该语句将数组A 所有元素的值设为5。 • A=(/1，2，3/) 其中，A(1)=1，A(2)=2，A(3)=3，所提供的数据个数必须跟数组 A 的大小一样。 • A=B 其中，A 和 B 是形状完全相同的数组，数组 A 相应位置元素的值设置成同数组 B。 • A=B+C • A=B-C • A=B*C • A=B/C 其中，A、B 和 C 是3个形状完全相同的数组，数组 B 和 C 相应位置元素的值相加、相减、相乘和相除，得到的结果再赋给数组 A 对应元素。 • A=Sin(B) 其中，数组 A 的每一个元素为数组 B 相应元素的 Sin 值，数组 B 须是实型。 • A=B>C 其中，A、B 和 C 是3个形状完全相同的数组，不过 A 为逻辑型数组，B 和 C 为同类型的数值型数组。

  10. 3. 数组段操作 Fortran 90除针对整个数组进行操作外，还能对数组段进行操作。 数组段的下标三元组形式为： • [<bound1>] : [<bound2>] :[<stride>] 数组段起始于下标 bound1 ，终止于下标 bound2，步长为 stride。例如： • A(:) !整个数组； • A(m:n:k) !A(m)~A(n)，步长为k • A(m:) !A(m)~A(上界)，步长1； • A(:n) !A(下界)~A(n)，步长1； • A(::2) !A(下界)~A(上界)，步长2； • A(m:m) !一个元素的数组段 数组段的操作语法类似于隐式循环，如： • A(3:5) =5 其中，将A(3)、A(4)、A(5)的值设置为5，其他值不变。

  11. A(3:) =5 其中，将A(3)以后所有元素的值设为5，其他值不变。 • A(3:5) = (/3，4，5/) 其中，将A(3) 、A(4)、 A(5) 的值分别设为 3、4、5，其他值不变。 • A(1:3) = B(4:6) 其中，设置A(1) ＝ B(4)、 A(2) ＝ B(5)、 A(3) ＝ B(6)。 • A(1:10) = A(10:1:-1) 其中，A(1:10)翻转，即将A(1)设为A(10)，A(2)设为A(9)，依次类推。 • A(:) = B(:，2) 其中，假设 A 和 B 分别声明为 INTEGER A(5)、 INTEGER B(5，2)，这里将二维数组B第2列的 5 个元素的值赋给一维数组 A 的5个元素，注意必须保持元素个数的一致。

  12. 4. 数组输出 数组元素、数组整体和数组段都可以表控输出(PRINT*)，对3×3矩阵假设有下列输出语句： • PRINT*，‘Array element =’，a(3，2) • PRINT*，‘Array section =’，a(:，1) • PRINT*，‘Sub – array =’，a(:2，:2) • PRINT*，‘Whole Array =’，a • PRINT*，‘Array Transp“d =’，TRANSPOSE(a) 输出结果为： • Array element = 6 • Array section = 1 2 3 • Sub – array =1 2 4 5 • Whole Array =1 2 3 4 5 6 7 8 9 • Array Transosed =1 4 7 2 5 8 3 6 9

  13. 5. WHERE构造 关于WHERE的说明：WHERE用来取出部分数组内容进行操作，WHERE的操作是按照逻辑判断，使用满足条件的部分数组元素。 关于WHERE的实例：使用 WHERE 构造计算应上交的所得税，每年收入3万元以下，所得税为10%；收入为3万元到5万元之间，所得税为12%；收入5万元以上，所得税为15% 例5-3 WHERE 构造的使用 • PROGRAM Main • IMPLICIT NONE • REAL :: income(10)=(/25000，30000，50000，40000，& 35000，60000，27000，45000，20000，70000/) • REAL :: tax(10) = 0 • INTEGER I • CALL Proc_Where；PRINT*，tax • CALL Proc_IF；PRINT*，tax • CONTAINS

  14. SUBROUTINE Proc_Where ! Where构造 • WHERE(income<30000.0) • tax = income*0.1 • ELSEWHERE(income<50000.0) • tax = income*0.12 • ELSEWHERE • tax = income*0.15 • END WHERE • END SUBROUTINE • SUBROUTINE Proc_IF ! IF构造 • DO I = 1，10 • IF(income(I)<30000.0)THEN • tax(I)=income(I)*0.1 • ELSE IF(income(I)<50000.0)THEN • tax(I)=income(I)*0.12 • ELSE • tax(I)=income(I)*0.15 • END IF • END DO • END SUBROUTINE • END PROGRAM

  15. WHERE 构造的程序代码比较精简，其语法格式为： • WHERE(logical-expr1) • block1 • ELSEWHERE(logical-expr2) • block2 • ELSEWHERE(logical-expr3) • block3 • … • ELSEWHERE • blockE • END WHERE 如果只有一条执行语句，那么可以将这条执行语句写在 WHERE后面，并省略 END WHERE，例如： • WHERE(income>50000) income = 50000 此时，WHERE 构造转化为 WHERE语句，WHERE语句和 IF 语句在构造形式上是相同的，但省去了循环语句，结构精简。 • WHERE(logical-expr) 执行语句

  16. WHERE 构造也可以被命名，例如： • name：WHERE(income>50000) • income = 50000 • END WHERE name WHERE 构造也可以嵌套使用，例如： • WHERE(income<50000.0) • WHERE(income<30000.0) • tax = income*0.1 • ELSEWHERE • tax = income*0.12 • END WHERE • ELSEWHERE • tax = income*0.15 • END WHERE

  17. 6. FORALL 构造 FORALL构造，通过隐式循环来使用数组，功能强大，属于 Fortran 95 新添功能，举例说明如下：例 5-4 FORALL 构造的使用 • PROGRAM Main • IMPLICIT NONE • INTEGERI，J，A(5，5) • CALL Proc_1 • WRITE(*，‘(5I)’)((A(I,J)，J=1，5)，I=1，5) • CALL Proc_2 • WRITE(*，‘(5I)’)((A(I,J)，J=1，5)，I=1，5) • CONTAINS • SUBROUTINE Proc_1 • FORALL(I=1:5，J=1:5) • A(I，J)=I*J • END FORALL • END SUBROUTINE • ！Proc_1采用FORALL来实现；Proc_2采用DO循环来实现 • SUBROUTINE Proc_2 • DO I = 1，5 • DO J = 1，5 • A(I，J) = I*J • END DO • END SUBROUTINE • END PROGRAM

  18. 例5-5 FORALL 语句的使用 • PROGRAM Main • IMPLICIT NONE • INTEGER I，J • INTEGER，PARAMETER :: N=5 • INTEGER A(N，N) • CALL Proc_1 • WRITE(*，‘(5I)’)((A(I,J)，J=1，N)，I=1，N) • CALL Proc_2 • WRITE(*，‘(5I)’)((A(I,J)，J=1，N)，I=1，N) • CONTAINS • SUBROUTINE Proc_1 • FORALL(I=1:N，J=1:N，I<J)A(I，J)=1 !上三角 • FORALL(I=1:N，J=1:N，I==J)A(I，J)=2 !对角线 • FORALL(I=1:N，J=1:N，I>J)A(I，J)=3 !下三角 • END SUBROUTINE ！内部例程Proc_1采用FORALL来实现

  19. SUBROUTINE Proc_2 • DO I = 1，N • DO J =1，N • IF(I<J) A(I，J)=1 !上三角 • IF(I==J) A(I，J)=2 !对角线 • IF(I>J) A(I，J)=3 !下三角 • END DO • END DO • END SUBROUTINE • END PROGRAM ！内部例程Proc_2采用DO循环结合IF语句来实现 FORALL 语句的一般形式为： • FORALL(循环表达式1，[循环表达式2]…，[条件判别式]) 执行语句 FORALL 构造的一般形式为： • [name:] FORALL (循环表达式1， [循环表达式2]…，[条件判别式]) • FORALL 语句块 • END FORALL [name]

  20. 关于FORALL的说明如下： （1）循环表达式，相当于 DO 循环中的表达式1、表达式2和表达式3，循环表达式的数量和数组维数相对应； （2）条件判别式，逻辑表达式，若省略该项（缺省），则条件为真，条件判断式可使用循环表达式中的循环变量； （3）FORALL 语句块，要被赋值的变量须是数组元素或数组段，且须引用出现在循环表达式中的所有循环变量(或数组下标)，赋值表达式不能是字符表达式； （4）Name规定FORALL 构造的名字； （5）FORALL 可以嵌套，可以在 FORALL 构造中使用 WHERE，但 WHERE构造中不能使用 FORALL ，FORALL 的嵌套及 FORALL中使用 WHERE的例子详见课本68页的程序代码段。

  21. 7. 矢量下标 数组段中的元素次序未必是线性的，例如： • INTEGER，DIMENSION(5) :: V=(/1，4，8，12，10/) • INTEGER，DIMENSION(3) :: W=(/1，2，2/) • A(V) = 3.5 A(V) 标识一个非规则数组段：A(1) 、A(4) 、A(8) 、A(12) 和A(10)，将 3.5 赋给上列5个元素。 • C(1:3，1) = A(W) 将数组段C(1:3，1) 设为A(1) 、A(2) 、A(2)，即将A(1) 、A(2) 、A(2) 的值赋给数组段C(1:3，1) 。 对矢量下标的说明： （1）矢量下标可用在赋值操作符(=)的任何一边，为保持并行计算环境下数组操作的完整性，赋值操作符左边的数组下标必须是唯一的，那么对A(W)赋值是非法的，因为A(W）放在“=”左边，A(2)被赋值2次。 （2）矢量下标的效率非常的低，不应轻易使用。

  22. 8. 数组标准函数 Fortran 90 提供了许多针对数组操作的标准函数，假设有下列数组声明： REAL，DIMENSION(-10:10，23，14:28) ::A 说明如下： (1) LBOUND(SOURCE[，DIM]) —返回指定维的数组下界，如： • LBOUND(A) = (/-10，1，14/) (数组) • LBOUND(A，1) = -10 (标量) (2) UBOUND(SOURCE[，DIM]) —返回指定维的数组上界，如： • LBOUND(A) = (/10，23，28/) (数组) • LBOUND(A，1) = 10 (标量) (3) SHAPE(SOURCE) —返回数组形状，如： • SHAPE(A) = (/21，23，15/) (数组) • SHAPE((/4/)) = (/1/) (数组) (4) SIZE(SOURCE[，DIM]) —返回数组(或指定维)的元素个数，如： • SIZE(A，1) = 21 • SIZE(A) = 7245

  23. (5) RESHAPE(SOURCE，SHAPE) —改变数组形状，如： • B = RESHAPE((/1，2，3，4/)，(/2，2/)) ! INTEGER :: B(2，2) 将一维数组A(4)改成二维数组B(2,2), 存放顺序为B(1,1),B(2,1),B(1,2),B(2,2) (6) ALL(X) —相当于逻辑“与”操作，当逻辑数组 X 中的所有元素为真时，该函数返回真；否则，返回假。 (7) ANY(X) —相当于逻辑“或”操作，当逻辑数组 X 中的任何元素为真时，该函数返回真；否则，返回假。 (8) SUM(X) —返回数值型数组所有元素的和，如下列代码段所示： • INTEGER，DIMENSION(5，5)::A • REAL X(3)，Y(3) • … • IF(ANY(A>0)) A=1 • IF(ANY(A == 0)) A=-1 • Dot = SUM(X*Y)

  24. 第四节 数组参数 作为例程参数使用的数组有固定形状、假定大小和假定形状数组3种形式，不管是哪一种形式的数组参数，其传递均采取引用方式传递。 1. 固定形状数组 固定形状数组，其维具有明确的上、下界，其形状规定采取如下形式： • ([dl:] du[，[dl:] du]…) 其中：dl 和 du 分别代表下、上界，若下界省略，其缺省值为1，维的上、下界取整数。 说明： 假设至少有一维的界由非常量表达式表示，这样的数组称为大小可调数组，其实际大小待例程调用时方能确定。非常量表达式中的变量，要么是虚参，要么是公用区中的变量。 实例：例5-6。

  25. 例5-6 固定形状数组，数组可调大小 • PROGRAM MAIN • IMPLICIT NONE • REAL，DIMENSION(3，2)::A1=(/1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0/) • PRINT*，THE_SUM(A1，3，2) • CONTAINS • FUNCTION THE_SUM(A，M，N) • INTEGER M，N，I，J • REAL A(M，N)，THE_SUM，SUMX ! A为可调大小数组 • SUMX=0.0 • DO J=1，N • DO I=1，M • SUMX=SUMX+A(I，J) • END DO • END DO • THE_SUM=SUMX • END FUNCTION • END PROGRAM *** 函数THE_SUM 中的虚参数组A为可调大小数组，运行时，可调大小数组A的大小由与虚参M和N对应的实参决定。

  26. 2. 假定形状数组 假定形状数组，不明确规定维的上界，其形状规定形式为： • ([dl]:[，[dl]:]…) 下界 dl 若省略，缺省值为1。 例5-7 假定形状数组参数的使用 • PROGRAM Main • IMPLICIT NONE • REAL，DIMENSION(3:5，2:3)::A1=(/1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0/) • PRINT*，THE_SUM(A1) • CONTAINS • FUNCTION THE_SUM(A) • REAL A(-1:，:)，THE_SUM，SUMX !A为假定形状数组 • INTEGER I，J • SUMX=0.0 • DO J=1，UBOUND(A，2) • DO I= -1，UBOUND(A，1) • SUMX=SUMX+A(I，J) • END DO • END DO • THE_SUM=SUMX • END FUNCTION • END PROGRAM

  27. 假定形状数组虚参采取和实参数组的形状相同，或者说，实参假定形状数组虚参采取和实参数组的形状相同，或者说，实参 数组将形状传递给虚参数组，然后两者按列主方式逐个元素进 行对应，在例 5-7 中，实参数组和虚参数组的对应关系为： • A1：A1(3，2)， A1(4，2)， A1(5，2)， A1(3，3)， A1(4，3)， A1(5，3) • A： A(-1，1)， A(0，1)， A(1，1)， A(-1，2)， A(0，2)， A(1，2) 程序中采用 UBOUND 函数，直接获取对应后的虚参数组上界。 若外部例程采用假定形状数组参数，则须在调用程序中建立其接口块，例如： • INTERFACE • FUNCTION THE_SUM(A) • REAL A(-1:，:) • END FUNCTION • END INTERFACE

  28. 3. 假定大小数组 假定大小：是指虚参数组和实参数组的大小相同。假定大小数组的形状规定为： • ([expli-shape-spec，]…[dl:]*) 其中：expli-shape-spec 代表固定形状规定，dl 指最后一维的下界，缺省值为1，*指最后一维的上界。具体见实例5-8：假定大小虚参数组的使用。 • PROGRAM Main • IMPLICIT NONE • REAL，DIMENSION(3，2) ::A1=(/1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0/) • INTEGER ::ROW=3，COL=2 ！使用代表行、列数的参数，来对数组中的各元素进行循环 • PRINT*，THE_SUM(A1，ROW，COL) • CONTAINS • FUNCTION THE_SUM(A，M，N) • INTEGER I，J，M，N • REAL A(M，*)，THE_SUM，SUMX !A为假定大小数组 • SUMX=0.0 • DO J=1，N • DO I=1，M • SUMX=SUMX+A(I，J) • END DO • END DO • THE_SUM=SUMX • END FUNCTION • END PROGRAM

  29. 第五节 动态数组 动态数组：有时数组的实际大小事先无法确定，为适应可能的情况，通常声明一个超大的数组，这无疑会浪费内存空间。因此定义动态数组，程序执行时，决定数组的实际大小和为数组动态分配内存空间，当不需要时，将动态分配给数组的内存释放掉，从而高效地利用资源。 Fortran 90 支持动态数组，Fortran 77不支持动态数组。 动态数组的使用一般要经历3个步骤： (1) 声明动态数组，规定数组的维数，但不给出维的大小和上、下界。 如：REAL，DIMENSION(:)，ALLOCATABLE ::X。 (2) 给动态数组分配内存。如：ALLOCATE( X(N) )。 (3) 将分配的内存释放掉。如：DEALLOCATE( X )。 实例：动态数组的使用，例5-9，5-10

  30. 例5-9 动态数组的使用之一，根据输入的学生人数，动态设置数组的大小。 • PROGRAM Main • IMPLICIT NONE • INTEGER Students ! 学生人数 • REAL，ALLOCATABLE::Mark(:) ! 声明动态数组，学生成绩 • INTEGER I • WRITE(*，’(A)’，ADVANCE=‘NO’) ‘How many students:’ • READ*，Students • ALLOCATE(Mark(Students)) ! 动态分配内存 • DO I=1，Students • WRITE(*，”(‘No.’，I，‘’‘s mark:’)”，ADVANCE=‘NO’)I • READ*，Mark(I) • END DO • PRINT*，Mark • DEALLOCATE(Mark) ! 释放内存 • END PROGRAM *** 动态数组大小的设置可以使用变量，一般数组大小要使用常量。

  31. 例 5-10 动态数组的使用之二 • PROGRAM Main • IMPLICIT NONE • CHARACTER(20)，DIMENSION(:，:)，ALLOCATABLE::X，OldX • CHARACTER(20)，DIMENSION(3)::A • INTEGER IOI，J，N • OPEN (1，FILE=‘DATA.TXT’) • CALL Proc_1 • CALL Proc_2 • CLOSE(1) • CONTAINS • SUBROUTINE Proc_1 • !先确定文件记录数 N，再重读文件中的数据 • N=0 • DO • READ(1，*，IOSTAT = IO) !将变量列表置空 • IF(IO<0)EXIT • N=N+1 • END DO • ALLOCATE(X(N，3)) !动态分配内存 • REWIND(1) !定位文件指针到文件头 • READ(1，*)((X(I，J)，J=1，3)，I=1，N) • PRINT*，N • PRINT*，((X(I，J)，J=1，3)，I=1，N) • DEALLOCATE(X) !释放内存 • END SUBROUTINE ！例程 Proc_1 是先确定文件行数(或记录数)，再为动态数组分配适当大小的存储单元。

  32. SOBROUTINE Proc_2 • !在读文件的过程中，动态分配内存和释放内存 • ALLOCATE(X(0，3)) !可分配 0 大小的内存 • N=0 • REWIND(1) • DO • READ(1，*，IOSTAT = IO)(A(I)，I=1，3) • IF(IO<0)EXIT • N=N+1 • ALLOCATE(OldX(N-1，3)) • OldX=X !数组整体赋值 • DEALLOCATE(X) • ALLOCATE(X(N，3)) • X(:N-1，:) = OldX • X(N，:) = A(:) • DEALLOCATE(OldX) • END DO • PRINT*，N • PRINT*，((X(I，J)，J=1，3)，I=1，N)) • DEALLOCATE(X) !释放内存 • END SUBROUTINE • END PROGRAM 例程 Proc_2 是在确定文件行数的过程中，边分配边释放，直至最后一行。

  33. 注意事项： （1）Fortran 90 的动态数组与其他语言(如 Visual Basic)不同，要增加动态数组的大小，必须将原来的动态数组释放掉，再重新指定动态数组的大小。 （2）计算机的内存是有限的，用户不可能无休止地请求分配内存，所以 ALLOCATE 分配内存并不总是成功的。 （3）为检查内存配置是否成功，Fortran 90提供了可选状态参数 STAT，例如： • ALLOCATE(X(SIZE)，STAT=ERROR) ERROR 为事先声明好的整形变量，如果 ERROR 等于0，则表示内存配置成功，否则内存配置失败。 （4）与动态分配内存有关的函数还有 ALLOCATED，用来检查一个动态数组是否已配置内存，其返回值为逻辑真或者假。例如： • IF(.NOT. ALLOCATED(X)) ALLOCATE(X(0，3)) （5）动态数组不能作为例程虚参来使用。

  34. 第六节 数组型函数 Fortran 90 中函数可以返回一个值(标量)，也可以返回多个值(矢量) —数组，例 5-11 所示。 例 5-11 函数的返回值为二维字符数组。 • MODULE Mod • IMPLICIT NONE • CONTAINS • FUNCTION FileRow(FileName) !返回文件中的数据行数 • CHARACTER(10)，INTENT(IN)::FileName • INTEGER FileRow • INTEGER N，IO • OPEN(1，FILE=FileName) • N=0 • DO • READ(1，*，IOSTAT=IO) !将变量列表置空 • IF(IO<0)EXIT • N=N+1 • END DO • FileRow=N • CLOSE(1) • END FUCTION

  35. FUCTION FileData(FileName，N) !返回二维字符数组 • CHARACTER(10)，INTENT(IN)::FileName • INTEGER，INTENT(IN)::N !文件中的行数 • CHARACTER(10)，DIMENSION(N，3)::FileData，X !二维字符数组 • INTEGER I，J • OPEN(1，FILE=FileName) • READ(1，*)((X(I，J)，J=1，3)，I=1，N) !数组隐式循环 • FileData=X !数组整体赋值 • CLOSE(1) • END FUNCTION • END MODULE • PROGRAM Main • USE Mod • IMPLICIT NONE • CHARACTER(10)，DIMENSION(:，:)，ALLOCATABLE::X !声明动态数组X • INTEGER N，I，J • N=FileRow(‘Data.txt’) ！数据行数，依据函数 FileRow 返回的行数动态分配大小 • ALLOCATE(X(N，3)) • X=FileData(‘Data.txt’，N) ！二维字符数组，函数 FileData 返回的数组直接赋给动态数组 X • PRINT*，N • WRITE(*，’(3A)’) ((X(I，J)，J=1，3)，I=1，N） • DEALLOCATE(X) ! 动态数组X释放 • END PROGRAM

  36. 小 结 (1) Fortran 90 的数组声明形式为 ： TYPE，DIMENSION([dl:]du[，[dl:]du]…)::Arr 或 TYPE [::] Arr([dl:]du[，[dl:]du]…) (2) Fortran 90 中，一些场合下数组按列主方式存储，在另一些场合下并不规定数组按何种方式存储。 (3) * 数组赋初值一般使用 DATA 语句，其中还可以使用隐式循环； * Fortran 90 允许对数组元素、数组段及数组整体进行操作； * Fortran 90 的 WHERE构造相当于 DO 循环内嵌 IF 块，WHERE 语句形式上类似于 IF 语句； * Fortran 95 的 FORALL 构造相当于隐式循环结合隐式 IF 语句，是对数组元素进行操作，FORALL 构造允许内嵌； * 一维矢量可以作为数组下标，用来规定一个数组段，该数组段中的元素依次可以是非线性的； * Fortran 90 提供了许多有关数组操作的标准函数。 (4) Fortran 90 有三种形式的数组参数：固定形状数组、假定形状数组和假定大小数组。 固定形状数组包括可调大小数组；假定形状数组和实参数组的形状保持一致，若外部例程含有假定形状数组参数，须在调用程序中建立接口块；假定大小数组和实参数组的元素个数保持相同。

  37. (5) 动态数组的使用要经历声明、分配和释放三个步骤。 声明时，动态数组须是延迟形状数组，具有 ALLOCATABLE 属性；分配和释放分别使用 ALLOCATE 和 DEALLOCATE 语句；若要增加动态数组的大小，须将原来的动态数组释放掉，再重新指定大小。 (6) Fortran 90 的函数返回值，既可以是标量，也可以是矢量（数组）。

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