Fortran学习笔记目录

书接上回:Fortran学习笔记:02 流控制语句

数组(Array)

定义数组

一维数组

program main
implicit none
integer :: i
integer :: a(10)
do i=1,10,1
a(i)=i*i;
end do
do i=1,10,1
write(*,*) "i=",i,"i*i=",a(i)
end do
end

数组申明格式:

Datatype name(size)

注意,size必须为常数,数组索引默认从1开始

多维数组

最多可以声明7维数组,声明格式

integer :: a(D1,D2,D3,...,Dn)	!n维数组

其他数组声明方式

没有特别赋值的情况下,数组的默认索引是从1开始的,例如

integer :: a(3) 		!包含a(1),a(2),a(3)

自定义范围声明

integer :: a(0:2) 		!一维数组包含a(0),a(1),a(2)
integer :: b(2:3,-1:1) !二维数组b(2~3,-1~1)都可以使用

赋初值

直接赋初值

integer :: a(row,col)=0
program main
implicit none
integer ,parameter:: row=10
integer ,parameter:: col=10
integer :: a(row,col)=0
integer :: i,j
do i=1,row,1
do j=1,col,1
write(*,*) a(i,j)
end do
end do
end

对数组的操作

Fortran 95拥有强大的数组操作方法,简化许多for循环操作

等号赋值

integer :: a(10),b(10)
!!数组赋值!!
a=10
!等效于
do i=1,10,1
a(i)=10
end do
!!数组复制!!
b=a
!等效于
do i=1,10,1
b(i)=a(i)
end do

矩阵基本运算

\(+,-,*,/\)基本四则运算与Matlab中点乘、点除方法相同,均为数组对应元素进行四则运算

数组操作 意义
\(a=b+c\) \(a(i,j)=b(i,j)+c(i,j)\)矩阵对应位置数值相加
\(a=b-c\) \(a(i,j)=b(i,j)-c(i,j)\)矩阵对应位置数值相减
\(a=b*c\) \(a(i,j)=b(i,j)*c(i,j)\)矩阵对应位置数值相乘
\(a=b/c\) \(a(i,j)=b(i,j)/c(i,j)\)矩阵对应位置数值相除以
program main
implicit none
integer ,parameter:: row=10
integer ,parameter:: col=10
integer :: a(row,col)
real :: b(row,col),c(row,col)
integer :: i,j
a=10
b=.5
c=a*b
do i=1,row,1
do j=1,col,1
write(*,*) c(i,j)
end do
end do
end

矩阵切片运算

可以通过对矩阵中部分数据进行赋值操作,Matlab中矩阵切片方式继承了Fortran语言这一形式。

a(3,5)=5			!a(3),a(4),a(5)数值设置为5
a(3:)=5 !a(3)之后的数值设置为5
a(3:5)=(/3,4,5/) !a(3),a(4),a(5)数值分别设为3,4,5
a(1:3)=b(4:6) !a,b赋值
a(1:5:2)=3 !a(1),a(3),a(5)赋值为3,1~5增量为2
a(1:10)=a(10:1:-1) !翻转a integer :: a(5),b(5,5)
a(:)=b(:,2) !b中第二列赋值给a integer :: a(5,5),b(5,5,5)
a(:,:)=b(:,:,1)

注意在进行数组操作时,需要保证两边数组数目一致

WHERE 语句

where是Fortran95添加的功能,可以通过逻辑判断,对数组部分元素进行操作。例如以下例子,可以将a中<3的数组元素赋值给b

program main
implicit none
integer :: i
integer :: a(5)=(/(i,i=1,5)/)
integer :: b(5)=0
where(a<3)
b=a
end where
write(*,*) "a=",a
write(*,*) "b=",b
stop
end
 !输出
a= 1 2 3 4 5
b= 1 2 0 0 0

where也可以作嵌套,elsewhere(逻辑判断)

program main
implicit none
integer :: i
integer :: a(5)=(/(i,i=1,5)/)
integer :: b(5)=0
where(a<3)
b=1
elsewhere(a>4)
b=2
elsewhere
b=3
end where
write(*,*) "a=",a
write(*,*) "b=",b
end
 !输出
a= 1 2 3 4 5
b= 1 1 3 3 2

FORALL语句

forall是Fortran95中添加的功能

program main
implicit none
integer :: i
integer :: a(5)=0 forall(i=1:5:2) !1~5,增量为2
a(i)=5
end forall
write(*,*) "a=",a forall(i=1:5)
a(i)=i
end forall
write(*,*) "a=",a
stop
end
 !输出
a= 5 0 5 0 5
a= 1 2 3 4 5

对于二维数组,有相同的操作

program main
implicit none
integer :: i,j
integer :: a(5,5)=0 forall(i=1:5:1,j=1:5:1)
a(i,j)=i+j
end forall do i=1,5,1
write(*,*) a(:,i)
end do
stop
end
!输出
2 3 4 5 6
3 4 5 6 7
4 5 6 7 8
5 6 7 8 9
6 7 8 9 10

还可以在forall中添加条件判断,语法为

forall(索引1,索引2,逻辑判断)
program main
implicit none
integer :: i,j
integer,parameter :: N = 5
integer :: a(N,N)=0 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 write(*,"(5(5I5,/))") a
stop
end
!输出
2 1 1 1 1
3 2 1 1 1
3 3 2 1 1
3 3 3 2 1
3 3 3 3 2

forall可以嵌套多层,forall中可以使用where,但是where中不能使用forall,例如

program main
implicit none
integer :: i,j
integer,parameter :: N = 5
integer :: a(N,N)=0 forall(i=1:N)
forall(j=1:N)
a(i,j)=i+j
end forall
end forall
write(*,"(5(5I5,/))") a forall(i=1:N)
where(a(i,:)/=6)
a(i,:)=0
end where
end forall
write(*,"(5(5I5,/))") a
stop
end
!输出
2 3 4 5 6
3 4 5 6 7
4 5 6 7 8
5 6 7 8 9
6 7 8 9 10 0 0 0 0 6
0 0 0 6 0
0 0 6 0 0
0 6 0 0 0
6 0 0 0 0

数组的存储规则

可变大小的数组

利用allocate与deallocate分配与释放内存

program main
implicit none
integer :: students
integer,allocatable :: a(:)
integer :: i write(*,*) "How many students:"
read(*,*) students
allocate(a(students)) !分配内存 write(*,*) "size of array = ",size(a)
deallocate(a) !释放内存
stop
end

测试程序(测试当前计算机所能分配的最大内存)

program main
implicit none
integer :: size_N=0,error=0
integer,parameter :: one_mb=1024*1024
character,allocatable :: a(:) do while(.true.)
size_N=size_N+one_mb
allocate(a(size_N),stat=error) !分配内存
if(error/=0) then
exit
end if
write(*,"('Allocate ',I10,'bytes')") size_N
write(*,"(F10.2,'MB used')") real(size_N)/one_mb
deallocate(a) !释放内存
end do stop
end

数组应用实例

冒泡排序

program main
implicit none
integer :: a(5)=(/10,2,5,4,6/)
integer :: i,j,temp
write(*,"(5(I5))") a
do i=1,5
do j=i+1,5
if(a(i)>a(j)) then
temp=a(i)
a(i)=a(j)
a(j)=temp
end if
end do
end do
write(*,"(5(I5))") a
stop
end program
!输出
10 2 5 4 6
2 4 5 6 10

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