Fortran.docx
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Fortran
专业软件与模块化
程序设计报告书
课程名称专业软件与模块化程序设计
课题名称模块化程序设计
专业信息与计算科学
班级0801班
学号200810010134
姓名王新国
指导教师聂存云
2009年12月6日
一、设计内容与设计要求
1．设计内容：
2．设计要求：
●课程设计报告正文内容
a.问题的描述及算法设计；
b.算法的流程图（要求画出模块图）；
c.附件（所有程序的原代码，要求对程序写出必要的注释）。
●书写格式
a．要求用A4纸打印成册
b．正文格式：
一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。
c．正文的内容:
正文总字数要求在3000字左右（不含程序原代码）。
d．封面格式如下页。
●考核方式
指导老师负责验收程序的运行结果，并结合学生的工作态度、实际动手能力、创新精神和设计报告等进行综合考评，并按优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级给出每位同学的课程设计成绩。
具体考核标准包含以下几个部分：
a．平时出勤（占20%）
b．系统需求分析、功能设计、数据结构设计及程序总体结构合理与否（占10%）
c．程序能否完整、准确地运行，个人能否独立、熟练地调试程序（占40%）
d．设计报告（占20%）
注意：
不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。
e．独立完成情况（占10%）。
●课程验收要求
a．判定算法设计的合理性，运行相关程序，获得正确的数值结果。
b．回答有关问题。
c．提交报告。
d．依内容的创新程度，完善程序情况及对程序讲解情况打分。
理学院课程设计评分表
课程名称：
专业软件与模块化程序设计
项目
评价
设计方案的合理性与创造性
设计与调试结果
设计说明书的质量
答辩陈述与回答问题情况
课程设计周表现情况
综合成绩
教师签名：
日期：
目录
任务一……………………………………………………………
任务二……………………………………………………………
任务三……………………………………………………………
任务四……………………………………………………………
任务五……………………………………………………………
任务六……………………………………………………………
任务七……………………………………………………………
任务八……………………………………………………………
流程图……………………………………………………………
实习体会……………………………………………………………
算法附件……………………………………………………………
一、调用子程序,实现算法
1.问题描述：
1.函数子程序的结构及调用
函数子程序是用户根据需要编写的一个程序段,是独立的FORTRAN的程序单位,函数子程序的第一个语句必须是function.最后一个语句必须是end语句.函数子程序的一般结构为:
[类型说明]function函数子程序名（虚参1,虚参……..）
函数名=表达式
return
end
例如:
求N!
的函数子程序可以写成如下:
realfunctionfac（N）
fac=1,0
do10i=1,N
fac=fac*1
10continue
2.子程序调用是以subroutine开头，以end结尾的程序单元。
其定义的一般格式为：
subroutineF（X1,X2,……Xn）
子程序体
end
其中：
F为子例程序名，它的命名规则与变量名相同，但它不具有值，也无类型；X1,X2,X3…….Xn为虚参表，可以是变量名，数组名或过程名，若无参表，则括号可有可无。
Return以上就是子程序的说明,本课题中的任务1就是在模块中完成对子程序的调用,即子程序sub1（nx,ny）,以下是对函数子程序的调用应注意的问题.
（1）序是独立的程序块,它可以被主程序或其他子程序调用,但不能被自己调用.程序总是从主程序开始执行,所以没有主程序,函数子程序就无法执行.正如聂老师上课所讲的那样.
（2）return语句是只允许出现在子程序中,在子程序中return语句与end语句区别是return语句可以多次出现,也可以省略.它不一定是子程序的最后一个语句.当执行到某一个）return时,立即返回调用单位.而end语句只能是有一条,它是必不可少的.而且必须放在程序最后,当执行该语句时也即返回调用单位.
（3）函数体中的执行语句用来完成函数的运算.所以在返回调用单位之前,必须把所求得的函数值赋给函数名.
（4）在函数子程序中,虚参可以是变量名,数组名和子程序名.当函数具有多个虚参时,它们之间用逗号隔开,没有虚参时,一对括号也必不可少.
（5）函数子程序是一个独立的编译单位,所以函数体内的变量语句标号等的作用范围只局限于子程序块内,除了函数名和虚参以外与其它序单位没有任何联系.
以上便是一个函数子程序的有关内容.如果实现对它的调用,直接在主模块中用call函数名（参数1,参数2…….）来实现.所以任务一就是在write（*,*）'任务1：
调用子程序1，实现算法1（自己设计）后面加callsub1（nx,ny）.此时函数值将会被调出.详见附表程序.
2.算法设计：
subroutinesub1（nx,ny）
implicitreal*8（a-h,o-z）
implicitinteger*4（i-n）
integerA（10）,p
dataA/1,2,3,4,5,6,7,8,9,0/
write（*,*）（A（i）,I=1,10）
write（*,*）'输入P的值:
'
read（*,*）P
do10,I=P,9
A（I）=A（I+1）
10continue
write（*,*）（A（I）,I=1,9）
return
end
3.设计思想：
此程序是写出一个数列,然后做运算,即输入任意一个数p,将对应数列中的数值的下一位赋值与此对应的位置p.即通过A（I）=A（I+1）来实现，此语句也是一循环句，通过do10,I=P,9来运行，随后将运行结果写出。
其主要是实现对它的调用，其语句分析已经在上面说明了。
二、调用子程序2（独立生成1个文件，并加入（insert）workspace），实现算法
1.问题描述：
其实任务2与任务1相差不多,只是在所调用的子程序中加入以下语句:
open（1,file='wang.dat',status='unknown'）.意思是打开一个dat文件,然后将运行结果写入该文件中,即write（1,*）函数名.最后再加上close
（1）.此时任务2的子程序已经完成.只要在write（*,*）'任务2：
调用子程序2（独立生成1个文件，并加入（insert）workspace），实现算法2调用callsub2（nx,ny）,任务2变完成了.
2.算法设计
subroutinesub2（）
implicitreal*8（a-h,o-z）
implicitinteger*4（i-n）
write（*,*）'输入3个不同的数，并进行排序（从大到小）输入要比较的三个数'
open（1,file='wang.dat',status='unknown'）read（*,*）i,j,k
if（j.GT.i）then
m=i
i=j
j=m
else
endif
if（k.gt.i）then
m=i
i=k
k=m
endif
if（k.le.j）then
else
m=j
j=k
k=m
write（1,*）i,j,k
endif
write（*,*）i,j,k
close
（1）
return
endsubroutinesub2
3.设计思想
此程序是运用if循环语句实现比较三个数的大小，先将其中的两个数比较大小，将大的数始终放在最前面，依次类推完成其他数字之间的比较。
然后用write（1,*）i,j,k来实现对运算结果写入对应的dat文件,即程序中的wang.dat文件.当运算结束后,里面就会出现三个数且按从大到小排列.而要完成此过程还需要open语句来实现。
即：
open（1,file='wang.dat',status='unknown'）。
三、设计子程序，实现module-模块化程序设计,在子程序3（sub3）中用module，并调用其中的2个子程序
1.问题描述：
这个任务其实也是子程序的调用,只不过是使用了moudle.与上面几个任务的区别就是,要使用moudle就必须在主程序开始时用use函数名来实现.然后用call函数名将moudle中的子程序的内容调到相应位置.子程序的算法结构以及各种注意问题与任务1中的都一样.即对应于本任务中的subsub1subsub2.
2.算法设计
modulebase
!
implicitnone
contains
subroutinesubsub1（nx,ny）
integer*4nx,ny,sum,i
write（*,*）'第1题：
计算1+2+....+100的值'
sum=0
doi=1,100
sum=sum+i
enddo
write（*,*）'sum=',sum
endsubroutinesubsub1
subroutinesubsub2（）
integer*4nx,ny,factor,i
!
integer*4nx,ny,m
write（*,*）'判断一个数能否被3整除，输入数值'
read（*,*）m
write（*,*）'m=',m
if（mod（m,3）.eq.0）then
write（*,*）'能被3整除'
else
write（*,*）'不能被3整除'
endif
endsubroutinesubsub2
调用模块
subroutinesub3（）
usebase
implicitreal*8（a-h,o-z）
implicitinteger*4（i-n）
callsubsub1（nx,ny）
callsubsub2（）
return
end
3.设计思想：
算法subsub
（1）是运用do循环实现1加到100的运算,算法其实很简单在语句sum=sum+i中就可以实现类加。
而subsub
（2）是运用if循环语句实现判断一个数是否被3整除，只要满足mod（m,3）.eq.0即表明次数字是三的整数倍，然后输出结果是“能被3整除”。
反之亦然。
然后加入调用子程序模块中,本任务中还运用sub（3）实现对两个子程序的再一次调用。
与上面几个任务相差不多。
四、动态数组开设，并使用该动态数组，输出数组中的值，最后释放该数组的空间
1.问题描述：
（1）ALLOCATE语句
ALLOCATE语句动态创建可分配数组，使内存和对象相联系。
分配的对象可以被命名为任何有ALLOCATABLE属性的变量。
它的一般形式为：
ALLOCATE（数组名[维界符][,数组名[（维界符[,维界符...]）]]...[,STAT=状态值]）。
例：
REALA（:
）,B（:
:
:
）
ALLOCATABLEA,B
ALLOCATE（A（-2:
40）,B（3,3,3））
当数组被分配时，内存分配给指定大小的数组。
ALLOCATE语句中的秩必须和可分配数组的秩相同。
在分配的同时，ALLOCATE语句中的上下界决定了数组的大小和形状。
边界的值可以是正数、负数或零，缺省的下界为1。
如果维上界比下界小，则该维的长度为零，并且数组的大小为零。
大小为零的数组不能被赋值。
当前被分配的数组不能被再分配，否则会引起运行错误。
错误状态可以由ALLOCATE语句中的STAT值获得。
如果指定STAT选项，语句的成功执行时将返回0，否则返回正值。
若未指定STAT选项且出现错误时，程序将中止执行。
例：
INTEGER,ALLOCATABLE:
:
A（:
）,B（:
）
INTEGERERR_MESSAGE
ALLOCATE（A（10:
25）,B（SIZE（A））,STAT=ERR_MESSAGE）
IF（ERR_MESSAGE.NE.0）PRINT*,'ALLOCATIONERROR'
可以用内在函数ALLOCATED来判断一个数组是否已被分配。
它的形式为：
ALLOCATED（数组名）。
返回值是逻辑标量，已被分配时为真，现在还未被分配时为假，当数组的分配状态未定义时它也是未定义的。
例：
REAL,ALLOCATABLE:
:
A（:
）
...
IF（.NOT.ALLOCATED（A））ALLOCATE（A（5））
（2）DEALLOCATE语句
DEALLOCATE语句用来释放已分配数组的内存。
它的一般形式为：
DEALLOCATE（数组名[,数组名]...[,STAT=状态值]）。
例：
INTEGER,ALLOCATABLE:
:
A（:
）,B（:
）
INTEGERERR_MESSAGE
ALLOCATE（A（10:
25）,B（SIZE（A）））
DEALLOCATE（A,B,STAT=ERR_MESSAGE）
IF（ERR_MESSAGE.NE.0）PRINT*,'DEALLOCATIONERROR'
例：
INTEGER,DIMENSION（:
）,ALLOCATABLE:
:
freq
READ*,limit
ALLOCATE（freq（1:
limit））
DEALLOCATE（freq）
只有被ALLOCATE语句分配的内存空间才可以被DEALLOCATE语句释放，否则产生运行错误。
可以使用ALLOCATED语句判断数组是否被分配，错误状态可以由ALLOCATE语句中的STAT值获得。
当过程的执行被RETURN或END语句中止时，除非可分配数组是有SAVE属性的，否则它的分配状态变成未定义的。
但是，RETURN和END语句并不释放数组分配的内存，所以应该在退出子程序前主动释放数组分配的内存。
可分配数组的联合状态可以是已分配的（该数组被ALLOCATE语句分配，可以被引用、定义或释放）或是目前未联合（该数组从未分配或上一个操作是释放，数组不能被引用或定义）。
当可分配数组赋值时就被定义。
例：
INTEGER,ALLOCATABLE:
:
A（:
）
ALLOCATE（A（100））!
A被分配但未定义，A的分配状态是己分配
A（1:
100）=1!
A被定义
DEALLOCATE（A）!
A被释放，A的分配状态是未分配
2.算法设计：
subroutinesub4（nx,ny）
implicitreal*8（a-h,o-z）
implicitinteger*4（i-n）
integer*4,dimension（:
）,allocatable:
:
nd
integer*4:
:
i
allocate（nd（100））
doi=1,100
nd（i）=i
enddo
write（*,*）nd
deallocate（nd）
return
end
3.设计思想：
此算法就是实现了开设一个动态数组,即allocate（nd（100））.开设数组后即要对数组释放,deallocate（nd）即实现了对此数组的释放.此时,任务便完成.要严格按照上面所述的要求。
五、从当前文件夹中的input2中，动态读取其中数据，并将读出的数据保存在2个数值中
1.问题描述：
此任务其实就是前面几个任务的进一步深化，在某种算法的基础上要在指定的文件夹中读取数据，也就是任务中input2的有关数据，将读出的数据做一定的运算。
在此任务中还用到了调用子函数的语句，将任务一中的有关内容也结合起来了。
在此一定要注意区分与任务2中将结果写入dat文件中区别，但语句相差不多。
关键任务2中是将结果写入，而此处刚好相反。
2.算法设计：
subroutinesub5（nx,ny）
implicitreal*8（a-h,o-z）
implicitinteger*4（i-n）
write（*,*）'计算input2/hunan.dat文件中数值的平方'
open（2,file='./input2/hunan.dat',status='unknown'）
read（2,*）a
b=a**2
write（*,*）b
close
（2）
eturn
end
3.设计思想：
我在这里做的算法很简单，就是运算一个数的平方。
在程序语句开始定义了有关类型后，打开指定文件夹input2，我在此文件夹中建立了一个文件名为hunan的dat文件，并在里面写入了一个数字保存。
然后用open语句打开指定的文件夹，动态读取dat文件中的内容，赋值给a，此时将a做平方运算后将结果赋值与b，最后write语句写出运算结果。
六、使用if---then-----else----endif语句实现某一算法
1.问题描述：
If结构的一般格式:
Ifthen
程序块1
else
程序块2
Endif
执行过程如下:
（1）首先执行块if语句,对逻辑表达式求值,如果为真,则将流程转向执行程序块1的各个语句执行,执行完以后跳过else语句和程序块2,直接转到endif语句.
（2）如果块if语句的逻辑表达式值为假,则跳过程序块1转到else语句,else语句不执行任何操作,然后执行程序块2的各个语句,再转到endif语句.
2.算法设计
write（*,*）'任务6,使用if---then-----else----endif语句实现某一算法
write（*,*）'判断一个人考试是否通过，60分以上即可通过'
write（*,*）'输入考试成绩'
read（*,*）grade
if（grade.ge.60.0）then
write（*,*）'通过考试'
else
write（*,*）'未通过考试'
endif
pause
3.设计思想：
如上面的if语句,当输入的数值大于60时就执行书处语句”通过考试”否则执行输出”未通过考试”此时运算结束.任务也就结束了.其中,pause是表示暂停的意思.在设计类似的算法时,关键就是弄清楚if条件语句的判断与执行语句,只要逻辑上设计正确,则便可以实现所期望的算法。
七、使用do---enddo语句实现某一算法
1.问题描述：
一个do循环语句称为一个do循环，由三个部分组成：
do语句，循环体和enddo语句。
Do语句是do循环体执行的有关参数，决定是否执行循环体。
Enddo是终端语句，表明do循环语结束。
2.算法设计
write（*,*）'计算1-10的阶乘'
factor=1
doi=1,10
factor=factor*i
write（*,*）i,factor
enddo
3.设计思想：
此算法是利用do——enddo语句计算1到10的阶乘，先将factor赋初始值1，然后做连乘运算，即factor=factor*i，其中i的值就是doi=1，10，然后将结果写出来，用write语句就可以实现。
八、生成网格，并用Fa画图
1.问题描述：
此算法是实现生成网格，然后再用fa画图，其中dx=20.0/nx_Li;dy=10.0/ny_Li表示生成网格的行数和列数。
nod_Li（ne_1,1）=nl_1-1，nod_Li（ne_1,2）=nl_1nod_Li（ne_1,3）=nl_1+（nx_Li+1），nod_Li（ne_1,4）=nl_1+（nx_Li+1）-1表示网格中各格的颜色，调整算法中的数字就可以实现对颜色和格数的改变。
（算法中用到了do循环语句以及前面提到的读取文件中的数值等算法）
2.算法设计
subroutinegetmesh（nx_Li,ny_Li,nnm_li,nem_li）
implicitreal*8（a-h,o-z）
implicitinteger*4（i-n）
real*8:
:
x_Li（nnm_Li）,y_Li（nnm_Li）
integer:
:
nod_Li（nem_Li,4）,mater_Li（nem_Li）
real*8:
:
yn（nnm_Li）
dx=20.0/nx_Li;dy=10.0/ny_Li
doj=1,ny_Li+1
doi=1,nx_Li+1
nn=（j-1）*（nx_Li+1）+i
x_Li（nn）=（i-1）*dx
y_Li（nn）=（j-1）*dy
enddo
enddo
write（*,*）'选择Aok1'
doj=1,ny_Li
doi=1,nx_Li
dok=1.,10
ne_1=（j-1）*nx_Li+i
nl_1=（j-1）*（nx_Li+1）+i+1
nod_Li（ne_1,1）=nl_1-1
nod_Li（ne_1,2）=nl_1
nod_Li（ne_1,3）=nl_1+（nx_Li+1）
nod_Li（ne_1,4）=nl_1+（nx_Li+1）-1
if（i.le.nx_Li/4）then
mater_Li（ne_1）=1
elseif（（i.le.nx_Li/2）.and.（i.gt.nx_Li/4））then
mater_Li（ne_1）=2
else
mater_Li（ne_1）=3
endif
enddo
enddo
enddo
callpostproc_quad（x_Li,y_Li,nnm_Li,nem_Li,nod_Li,mater_Li,yn）
write（*,*）'ok'
open（1,file='./output/col1.dat',status='unknown'）
doi=1,nnm_Li
write（1,1）x_Li（i）
enddo
close
（1）
1format（1x,e23.15e4）
doi=1,nnm_Li
yns=gf（x_Li（i）,y_Li（i））
yn（i）=yns
enddo
return
end
functiongf（x,y）
implicitreal*8（a-h,o-z）
implicitinteger*4（i-n）
gf=x+y+1.0
return
end
integer:
:
nnm,nem,i
real*8x（nnm）,y（nnm）,yn（nnm）
integer*4nod_s（nem,4）,mater（nem）
write（*,*）'Inpostproc-quadrilateralgrids...'
open（1,file='Para_quadrilateral.prj',form='formatted',status='unknown'）
open（2,file='Para_quadrilateral.cor',form='formatted',status='unknown'）
open（3,file='Para_quadrilateral.elm',form='formatted',status='unknow
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