实验九1.doc

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实验九数组

（二）

数组是FORTRAN90最常用的结构数据类型之一，数组是求解许多复杂问题的有效工具。

FORTRAN90不但提供静态数组，而且还新增加了动态数组，为求解复杂问题和提高程序运行效率提供了方便。

FORTRAN90提供了丰富的有关数组运算的标准函数，为问题求解带来了极大方便。

本次实验是学习和掌握多维数组、动态数组的一次系统实验活动。

通过本次实验，能够设计和编写比较复杂的数组应用程序。

一．实验目的

1.进一步掌握数组声明、数组元素引用、数组输入输出、数组赋初值、数组构造器、隐含DO循环的使用规则。

2.掌握有关数组运算的常用标准函数。

3.掌握动态数组概念和动态数组的声明、存储分配的使用规则。

4.掌握设计和编写多维数组和动态数组应用程序。

二．实验内容1

1．问题描述

求m×n矩阵matrix中绝对值最大和最小元素所在的行、列位置。

并将绝对值最小元素与第1行第1列数组元素交换，将绝对值最大元素第m行第n列数组元素交换。

编写程序实现之。

25.535.238.515.3

matrix=15.212.029.518.5

20.314.530.517.8

2．算法设计

m×n矩阵符合数组定义，用二维实型数组matrix保存，用数组构造器赋初值。

算法基本思想：

使用“计数型”二重循环结构求绝对值最小元素min和最大元素max所在的位置。

然后将绝对值最小元素与第1行第1列数组元素matrix（1,1）交换，将绝对值最大元素第m行第n列数组元素matrix（m,n）交换。

输出绝对值最小元素和最大元素所在的行号和列号，以及交换前后矩阵数据。

根据分析，设计算法如下：

算法：

（1）给数组matrix赋初值；

（2）给min赋初值：

min=matrix（1,1）,位置赋初值：

i_min=1,j_min=1；

（3）给max赋初值：

max=matrix（m,n），位置赋初值：

i_max=m,j_max=n；

（4）使用“计数型”二重循环结构求绝对值最小元素min，所在位置i_min和j_min，最大元素max，所在位置i_max和j_max；

（5）输出绝对值最小元素min，所在位置i_min和j_min；

（6）输出绝对值最大元素max，所在位置i_max和j_max；

（7）输出交换前数组数据；

（8）绝对值最小元素与数组第1行第1列元素matrix（1,1）交换；

（9）绝对值最大元素与数组第m行第n列元素matrix（m,b）交换；

（10）输出交换后数组数据。

（11）结束

3．程序编写

设计和编写程序如下（不完整，请在下划线空白处填充正确内容）：

!

班级：

?

?

?

!

姓名：

?

?

?

!

日期：

?

?

?

!

查询绝对值最小值和最大值

PROGRAMmain

PARAMETER（m=3,n=4）

REAL:

:

matrix（m,n）,min,max,temp

INTEGER:

:

i_min=1,j_min=1,i_max=m,j_max=

matrix=RESHAPE（（/25.5,15.2,20.3,35.2,12.0,14.5,38.5,29.5,&

&30.5,15.3,18.5,17.8/）,（/3,4/））

min=ABS（matrix（1,1））;max=

DOi=1,m

DOj=1,N

IF（ABS（matrix（i,j））<）THEN

min=ABS（matrix（i,j））

i_min=;j_min=j

ENDIF

IF（>max）THEN

max=

i_max=i;j_max=j

ENDDO

PRINT100,'最小元素',min,i_min,j_min

PRINT100,'最大元素',max,i_max,j_max

PRINT*,'交换前矩阵：

'

DOi=1,m

PRINT200,（matrix（i,j）,j=）

ENDDO

IF（min/=matrix（））THEN

=matrix（1,1）;matrix（1,1）=min;matrix（i_min,j_min）=temp

ENDIF

IF（max/=matrix（））THEN

temp=matrix（m,n）;matrix（m,n）=max;matrix（i_max,j_max）=

ENDIF

PRINT*,'交换前矩阵：

'

DOi=1,m

PRINT200,（matrix（i,j）,j=1,n）

ENDDO

100FORMAT（1X,'绝对值',A,':

',F4.1,2X,'行号：

',I2,2X,'列号：

',I2）

200FORMAT（1X,（F4.1,2X））

END

4．实验要求

l分析问题，理解算法和程序，将程序填写完整。

l掌握二维数组声明、数组构造器、RESHAPE函数、隐含DO循环基本概念和使用规则。

l在D盘上创建新工作区:

shiyan09和新项目:

xm91。

l在项目xm91内创建源程序文件:

xm91.f90,同时在文件中编辑输入给定程序。

l在项目xm91内编译、构建、运行、调试程序。

l将输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件xm91.f90末尾。

l改写程序，提高通用性（行数、列数和数组数据从键盘输入,绝对值最大元素与第1行第1列元素交换，绝对值最小元素与第m行第n列元素交换）。

运行程序，输入一组数组数据，获得运行结果。

5．实验步骤

l分析问题，理解算法和程序，完成程序填空，得到正确完整程序。

l启动软件开发环境MicrosoftDeveloperStudio。

l创建新工作区：

shiyan09。

l在工作区shiyan09内创建新项目：

xm91。

l在项目xm91内创建源程序文件xm91.f90，编辑输入源程序文本。

l编译、构建、运行、调试程序。

运行程序，得到输出结果。

l输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件末尾。

l在工作区shiyan09内创建新项目：

xm911，在新项目内创建源程序文件xm911.f90,编辑输入已改写程序。

编译、构建、运行、调试程序。

输入自定数组数据，获得输出结果。

三．实验内容2

1．问题描述

生成“魔幻方阵。

魔幻方阵是指方阵的每一行、每一列、对角线元素之和均相等,其值为n（n2+1）/2,n代表方阵的行数和列数。

一个n阶奇数方阵由1到n2个自然数构成,其组成规律是：

（1）将1放在第1行的中间一列;

（2）由m=1开始依次从左下到右上方向放连续数,如m放在A（i,j）,则m+1放在A（i-1,j+1）;

（3）如果i-1<1,则i-1为n;

（4）如果j+1>n,则j+1为1;

（5）如果A（i-1,j+1）已放数,则将数放在A（i+1,j）中。

以下是五阶魔幻方阵：

真

假

输出：

魔幻方阵A

结束

开始

初始化：

1Þi,3=j

m≤n2

i-1Þi,j+iÞj

初始化：

1ÞA（1,3）,2Þm

真

假

i<1

nÞi

真

假

j>n

1Þj

真

假

A（i,j）==0

mÞA（i,j）,m=m+1

i+3Þi,j-2Þj

真

假

i>n

i-nÞi

真

假

j<1

j+nÞj

图9-1程序框图

17241815

23571416

46132022

101219213

11182529

2．算法设计

问题中魔幻方阵数据符合数组定义，用一个n行n列二维整型数组A存储魔幻方阵数据。

根据魔幻方阵组成规律，设计算法，绘制框图，如图9-1所示。

3．程序编写

设计和编写程序如下（不完整，请在下划线空白处填充正确内容）：

!

班级：

?

?

?

!

姓名：

?

?

?

!

时间：

?

?

?

!

生成魔幻方阵

PROGRAMmain

PARAMETER（n=5）

INTEGER:

:

A=0,i=1,j=3,m

A（i,j）=

m=2

DOWHILE（m<=）

i=i-1;j=j+1

IF（i<1）i=

IF（j>n）j=

IF（）THEN

A（i,j）=m

m=

ELSE

i=;j=j-2

IF（i>n）i=

IF（j<1）=j+n

ENDDO

DOi=

PRINT'（（I3,1X））',（A（i,j）,j=1,n）

ENDDO

END

4.实验要求

l分析问题，理解算法和程序，完成程序填空，得到正确完整程序。

l在工作区shiyan09内创建新项目:

xm92。

l在项目xm92内创建源程序文件:

xm92.f90,同时在文件中编辑输入给定程序。

l在项目xm92内编译、构建、运行、调试程序。

l将输入数据和输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件xm92.f90末尾。

l改写程序，提高程序通用性，将方阵阶数n从键盘输入，生成3、5、7阶魔幻方阵。

5．实验步骤

l分析问题，理解算法和程序，在程序下划线空白处填写正确内容。

l在工作区shiyan09内创建新项目：

xm92。

l在项目xm92内创建源程序文件xm92.f90，编辑输入源程序文本。

l编译、构建、运行、调试程序。

得到5阶魔幻方阵数据。

l将输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件末尾。

l在工作区shiyan09内创建新项目：

xm921，在新项目内创建源程序文件xm921.f90,编辑输入已改写程序。

编译、构建、运行、调试程序。

运行程序，分别输入3、5、7，获得输出结果。

四．实验内容3

1．问题描述

已知m×n矩阵,求每行元素之和,将和最大的行与第一行对调,输出对调前后矩阵。

使用动态数组，编写程序实现之。

2．算法设计

m×n的矩阵符合数组定义，用二维整型数组A保存，m、n和数组A数据从键盘输入。

m行数组元素之和，有m个数，用一维整型数组B保存。

数组A和B使用动态数组。

问题求解算法比较简单。

分析问题，自行设计算法和绘制框图。

3．程序编写

设计和编写程序如下（含有若干错误，请查找并改正错误）：

!

班级：

?

?

?

!

姓名：

?

?

?

!

日期：

?

?

?

!

数组元素对调

PROGRAMmain

INTEGER,ALLOCATABLE:

:

A（:

）,B（:

）

INTEGERsum,max,m,n,p

PRINT*,'请输入m×n矩阵阶数m,n：

'

READ*,m,n

ALLOCATE（A,B）

PRINT*,'按逻辑结构输入m×n矩阵数据（数据件之间用空格间隔）：

'

DOI=

READ*,（A（I,J）,J=1,