FORTRAN95第06章-過程

1、第六章 Fortran 過程程序設計6.1 FORTRAN過程概述l一個FORTRAN程序由若干個程序單元組成。程序單元可以是主程序單元、外部程序單元、模塊程序單元或數(shù)據(jù)塊程序單元。其中，只能包含一個主程序單元。內(nèi)部過程是在程序單元內(nèi)部定義而且只能被該程序單元調(diào)用的過程。內(nèi)部過程也稱為標準過程。dxx10116.2 外部函數(shù)子程序l由fortran語言提供的內(nèi)在過程，雖然在任何程序單元中都可以隨意調(diào)用，但是僅僅限于內(nèi)在過程遠遠不能滿足許多應用的需要。因此，任何一種程序設計語言都提供某種方法，使用戶能夠根據(jù)實際問題的要求，自行編寫相應的函數(shù)或子程序來擴充程序的處理能力。l如果被計算的任務既不是內(nèi)

2、在函數(shù)，也不能用一個表達式表示，或者雖然能用一個表達式表示，但有多個程序塊都要使用它，在這些情況下，可以用一個外部函數(shù)子程序定義它。END語句將實現(xiàn)RETURN語句的功能。6.3 外部子例行子程序) 0(02acbxax征外，還可以給多個過程定義一個“通用名”，或者給多個函數(shù)定義一個“新運算符”,以便實現(xiàn)面向?qū)ο蟪绦蛟O計的“多態(tài)性”特征。51sindxxx201cosdxxx5 . 24 . 0sinxdx!找出一維數(shù)組最大/小值及其它們各自所在列號的函數(shù)子程序function xmax(x，n，jmax，xmin，jmin) implicit none integer，dimension(*

3、):x ! 假定大小的數(shù)組x integer:xmax，n，jmax，xmin，jmin，i xmax=x(1);jmax=1;xmin=x(1);jmin=1 do i=2，n+1 if(xmaxx(i)then xmin=x(i);jmin=i end if end do returnend function!主程序program ex621 implicit none integer y(3，5)，xmax，yy(0:4), & ymax，jmax，ymin，jmin，i write(*，*)按行輸入數(shù)組y(3，5)的各元素值: read(*，*)(y(i，:)，i=1，3) write

4、(*，*)行號 最大值 最大值所在列號最小& 值 最小值所在列號 do i=1，3 ymax=xmax(y(i，:), 5, jmax, ymin, & jmin) write( *，“(i4，i5，i10, i12, i10)”)I,& ymax，jmax，ymin，jmin end doend program程序執(zhí)行示例：按行輸入數(shù)組Y(3，5)的各元素值:3 5 4 2 88 1 5 7 63 7 9 2 1行號 最大值 最大值所在列號 最小值 最小值所在列號 1 8 5 2 4 2 8 1 1 2 3 9 3 1 5 例6.21中，啞元數(shù)組X是一個一維假定大小的數(shù)組。它與相應的實元數(shù)組

5、-二維數(shù)組Y的第I列，即Y(I，:)， Y的第二維的下界和X的下界均為1。因此，X(1)即為Y(I，1)，X(2)即為Y(I，2)，如此依次類推。l在函數(shù)子程序中處理X的時候，如果啞元數(shù)組X的下界與相應的實元數(shù)組下界不相等時，應注意X的上界為：實元數(shù)組的上界-實元數(shù)組的下界+啞元數(shù)組X的下界。為了避免引用錯誤，最好使啞元數(shù)組與相應的實元數(shù)組的下界保持一致。nnnnaxaxaxay1110nnaxaxaxaxay)(12104)假定形狀的數(shù)組l假定形狀的數(shù)組是各維可以指定下界而不指定上界、必須出現(xiàn)維界分隔符“：”的啞元數(shù)組。維界分隔符“：”的個數(shù)表示數(shù)組的維數(shù)。如果未指定下界，則其值為1。l當啞

6、元數(shù)組是假定形狀的數(shù)組時，必須用過程接塊對被調(diào)用過程給予說明。function maxmin ( a ，loc) implicit none integer， dimension(:，:)， intent(in) :a integer， dimension(size(a，1)，2) : maxmi integer， dimension(size(a，1)，2) : loc maxmin(:，1) = maxval (a， dim=2) loc(:，1) = maxloc (a， dim=2) maxmin(:，2) = minval (a， dim=2) loc(:，2) = minloc (

7、a， dim=2)end function maxminprogram ex625 implicit none interface function maxmin ( a ，loc) integer， dimension(:，:)， intent(in) : a integer， dimension(size(a，1)，2) : maxmin integer， dimension(size(a，1)，2) : loc end function maxmin end interface integer， parameter : rows= 3， cols= 5 integer， dimensio

8、n(rows，cols) : a integer， dimension(rows，2) : b integer，dimension(rows，2) :c integer : i，j print *， array a(3，5): read *，(a(i，:)，i=1，3) b = maxmin(a，c) print *， array a call mprint (a，rows，cols) print *，row max maxloc min minloc print (5i6)， (i，b(i，1)，c(i，1)，b(i，2)，c(i，2)，i=1，3) end program subrouti

9、ne mprint(x，m，n) integer:m，n， i，j real， dimension(m，n)， intent(in) : x do i=1，m do j=1，n write(*，(i6)，advance=no)x(i，j) end do write(*，*) end doend subroutine mprint程序中，函數(shù)子程序MaxMin中的啞元A是二維假定形狀的數(shù)組。當執(zhí)行語句B = MaxMin(A，C)時，其大小與實元二維數(shù)組A（3，5）的大小一致。6.5.3 自動數(shù)組 自動數(shù)組只能出現(xiàn)在外部過程中。 自動數(shù)組不是啞元，但是，在其維界中可以有整型啞元。由于自動數(shù)組的大

10、小是在過程入口處計算的，所以，其維界中啞元值在過程執(zhí)行期間的改變不影響自動數(shù)組的大小。 自動數(shù)組不能具有SAVE屬性，不能出現(xiàn)在SAVE語句或DATA語句中,也不能在說明時初始化。如：subroutine suba（a，b，n，s） implicit none integer n real，dimension（5，n）: w !自動數(shù)組w real a(:) !假定形狀啞元數(shù)組 real b(n，n) !可調(diào)啞元數(shù)組 real:s(n，*) !假定大小啞元數(shù)組 end subroutine subal6.6 遞歸過程與遞歸調(diào)用1)!1(101!nnnnnn或 print *，輸入一個正整數(shù)或0

11、: read *，m if(m=0)exit print *，輸入了一個負整數(shù): end do print (i4，的階乘=，i10)，m，fact(m) !對遞歸函數(shù)子程序fact的調(diào)用end program說明:當M=4時，遞歸函數(shù)FACT(M)的執(zhí)行過程見教材圖6.2所示。在使用遞歸過程時要特別注意兩點。一是在定義遞歸過程時一定要有結束遞歸的條件，否則會出現(xiàn)無限遞歸從而導致系統(tǒng)崩潰。如上例中的語句：表示當N=0或N=1時，遞歸結束，N=1即為結束遞歸的條件。二是在使用遞歸時既要看到遞歸程序具有簡單、清晰、便于程序的閱讀和維護的優(yōu)點，也要看到遞歸程序具有執(zhí)行效率低、系統(tǒng)資源開銷大的缺點。在

12、具體使用時要綜合權衡。6.6.2 遞歸子例行子程序 RECURSIVE SUBROUTINE sub(啞元表) CALL sub（實元表） END例6.27 利用遞歸計算n次二項式的展開系數(shù)。已知二項式的展開式為:該式中共有n+1個系數(shù)，其系數(shù)呈楊輝三角形形式: 1 n=0 1 1 n=1 1 2 1 n=2 1 3 3 1 n=3 1 4 6 4 1 n=4 1 5 10 10 5 1 n=5nkkknknnbacba0)(recursive subroutine coef(c，n)integer : c(1:n+1)，n，iif(n=0) thenc(1)=1 elseif(n=1) th

13、enc(1)=1c(2)=1else call coef(c，n-1) c(n+1)=1 do i=n，2，-1 c(i)=c(i)+c(i-1) end do c(1)=1 end if end1) PURE過程 使用PURE過程時有很多限制 (自學) 2) ELEMENTAL過程 使用ELEMENTAL過程時有與PURE過程相同的限制，而且，由于該過程還可以對數(shù) 組進行設置，所以它不允許數(shù)組做啞元。同時，必須用過程接口塊對被調(diào)用的 ELEMENTAL過程給予說明。(自學)6.8變量作用域與不同程序單位間的數(shù)據(jù)共享作用域是指一標識符具有唯一含義的區(qū)域。FORTRAN語言的變量作用域有三種：語

14、句變量、局部變量和全局變量的作用域。l語句變量作用域 如果變量的作用范圍僅限于一個語句內(nèi)部,那么,它具有語句變量作用域。一個語句函數(shù)的啞元和一個DATA語句中出現(xiàn)的隱DO循環(huán)變量, 它們只具有語句變量作用域。也就是說, 它們可以和局部變量或全局變量重名而不會相互混肴。l局部變量作用域 如果變量的作用范圍僅限于它們所在的程序單位內(nèi)，那么, 它具有局部變量作用域。FORTRAN語言是一種塊狀結構語言，即各程序單位間是相互獨立的。因此，前面介紹的任何一個不是語句變量的變量、任何一個數(shù)組、啞元、語句函數(shù)、內(nèi)部函數(shù)、內(nèi)在函數(shù)、一個過程接口體的啞元等都屬于局部變量。 正因為如此，各程序單位間需要通過調(diào)用而

15、相互聯(lián)系，需要通過調(diào) 用期間的啞實結合而相互傳遞數(shù)據(jù)。這種機制為協(xié)作開發(fā)大型程序帶來 很大方便。 局部變量名不能與任何全局變量重名。同一程序單位內(nèi)的局部變量名也不能重名。l全局變量作用域 如果變量的作用范圍是整個程序，那么，它具有全局變量作用域。前面介紹的任何一個外部函數(shù)子程序是全局變量作用域的例子。 全局變量能夠使變量、數(shù)組在整個程序范圍內(nèi)都可以引用。 在FORTRAN 77及更老版本中，“全局變量”只能通過公用語句創(chuàng)建“公用區(qū)”實現(xiàn)。在FORTRAN 90及更新版本中，“全局變量”還可以通過一種稱為“模塊”的程序單位來實現(xiàn)。 本節(jié)僅介紹通過公用語句創(chuàng)建“公用區(qū)”實現(xiàn)“全局變量”的方法。的作用相同。 common x, a, b, r(10), t, ya/com1/s(4,5), p, q, z, y(20), bk等效。6.8.3數(shù)據(jù)塊程序單位該程序的一個執(zhí)行示例： 輸入一個字符串:abcDE xyz123+-*/ ABCDE XYZ123+-*/ recursive function tribonacci (n) result (t_result) implicit none integer， intent(in) : n integer : t_result if ( n = 3 ) then t_result = 1 else t_result = tribo