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。,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
2、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。,第一节 数组声明,数组声明的一般形式： TYPE，DIMENSION( dl:，dudl: du) :Arr TYPE : Arr( dl:， dudl: du) TYPE代表数据类型
3、，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： REAL，DIMENSION(100) :R REAL，DIMENSION(1:10，1:10) :S REAL :T(10，10) REAL，DIMENSION(-10: -1) :X INTEGER，PARAMETER :1da=5 REAL，DIMENSION(0:1da-1) :Y REAL，DIMENSION(1+1da*1da，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
4、明分2步：先数组类型，再数组维数及大小。,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)
5、 IF(IO0)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,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
6、，FILE = DATA.TXT) READ(1，*，IOSTAT = IO) (Stud(I，J)，J=1，3)，I=1，MAX) IF(IOC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。,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： : :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
7、)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。,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
8、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。,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33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 PRIN
9、T*，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 9,5. 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
10、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,SUBROUTINE Proc_Where ! Where构造 WHERE(income30000.0) tax = inc
11、ome*0.1 ELSEWHERE(income50000.0) 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) 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(logica
12、l-expr) 执行语句,WHERE 构造也可以被命名，例如： name：WHERE(income50000) income = 50000 END WHERE nameWHERE 构造也可以嵌套使用，例如： WHERE(income50000.0) WHERE(income0) A=1 IF(ANY(A = 0) A=-1 Dot = SUM(X*Y),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
13、 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。,第四节 数组参数,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，
14、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。,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 R
15、EAL，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,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
16、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,3
17、. 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)
18、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,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,
