Fortran95课程设计.docx
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Fortran95课程设计
Fortran95
课程设计
一，任务书...............................................................................1
二，员工档案（工资和个人所得税）..................................6
三，求解方程.........................................................................11
1，求解一元方程的根
................................11
1-1，二分法求解
1-2，弦截法求解
1-3，Newton迭代法求解.....................................................13
2，求方程的积分
.......................................15
2-1，矩形法积分
2-2，梯形法积分
2-3，辛普生法积分
3，Gauss-Jordan法求联立方程组....................................18
四，课程总结............................................................................22
2012级FORTRAN95程序设计语言课程设计任务书
一、实践目的
通过本课程设计、加深学生对所学程序设计语言的理解，培养其程序设计能力以及综合解决实际问题的能力。
通过自己分析问题、分解问题、查找算法、编写、调试程序的过程，掌握FORTRAN95程序设计与调试方法，提高应用所学知识借助计算机程序解决具体问题的能力。
二、设计任务
1、综合应用所学FORTRAN95知识点解决具体问题。
某小型公司有员工25人，员工信息包括员工编号，姓名，性别，工龄，工资（为方便，视其为三险一金减除后的金额），现在需要对这25名员工按照其工资进行个人信息的排序，计算每个人的个人所得税并添加到个人信息中。
请按以下要求进行设计
⑴利用记事本创建员工基本信息文件。
⑵设计包含以上信息内容的派生类和结构体数组。
⑶以结构体数组为虚参编写排序子程序，可使用简单交换法、选择法和冒泡法中的任何一种。
⑷以普通变量为虚参，编写函数子程序计算个人所得税子程序。
⑸编写主程序完成以上工作，并将包含所得税信息的员工信息输出到另一个文本文件。
2、科学计算问题（三选二）
ⅰ一元方程的根
分别采用二分法、弦截法和牛顿迭代法求解一元方程的根。
要求如下：
⑴用子程序编写求解一元方程的算法
⑵一元方程自选，要求人人不同
⑶在主程序中要调用三种方法计算同一个一元方程的根
ⅱ某函数在某指定区间上的定积分计算
分别采用矩形法、梯形法和辛普森法求解某个函数在给定区间上的定积分。
要求如下：
⑴用子程序编写求解定积分的算法
⑵函数自选，积分区间自定，要求人人不同
⑶在主程序中要调用三种方法计算同一个定积分。
ⅲ线性方程组
采用GAUSS-JORDAN法求线性方程组的根，要求如下：
⑴用子程序编写上、下三角矩阵
⑵方程组自选，要求人人不同。
三、设计报告
1、任务内容：
描述所选题目的内容
2、设计思想描述：
绘制各个问题算法的流程图
3、源程序
4、编程中遇到的问题、困难及其解决办法
5、总结
6、参考文献
四、参考文献
1、本学期教材
2、网上个人所得税资料
3、计算方法方面的书籍
五、考核方式及评分办法
1、程序调试结果占总课程设计成绩的60%
2、课程设计报告书占总课程设计成绩的30%
3、课程设计活动活跃度（提问）占总课程设计成绩的10%
课程设计报告书的有关规定
1、报告书需提交电子档和纸质档各一份。
2、报告书封面应写明本课程设计的名称和学院、专业、姓名、学号和指导教师姓名。
3、正文部分标题为宋体二号字，小标题宋体四号加粗。
正文宋体小四号，行距1.5。
源程序可采用分栏排版减少页面。
4、报告书中必须要有任务说明、设计思想阐述、源程序、程序运行结果截图、总结和参考文献部分
5、若发现抄袭的，成绩直接判定不及格。
1，员工档案
某小型公司有员工25人，员工信息包括员工编号，姓名，性别，工龄，工资（为方便，视其为三险一金减除后的金额），现在需要对这25名员工按照其工资进行个人信息的排序，计算每个人的个人所得税并添加到个人信息中。
思想：
首先定义一个派生类型worker_information，其员工信息包括姓名name，性别sex，工龄age，工资salary，个人所得税tax再根据派生类型声明一个结构体数组tax（n）其元素个数为员工人数。
通过一个主程序，调用两个子程序，完成个人所得税的计算及其排序。
编写程序如下：
programworker_information
parameter（n=25）
typeworker_inform
character*6name
character*2sex
integerage
integersalary
realtax
endtype
type（worker_inform）work（n）
open（1,file='information1.txt'）
doi=1,n
read（1,10）work（i）%name,work（i）%sex,work（i）%age,work（i）%salary
enddo
10format（a6,3x,a2,6x,i2,9x,i8）
close
（1）
doi=1,n
work（i）%tax=tax（work（i）%salary）
enddo
open（2,file='information2.txt'）
doi=1,n
write（2,20）work（i）
enddo
20format（a6,3x,a2,6x,i2,9x,i8,f10.2）
open（3,file='information3.txt'）
callfun（work,n）
doi=1,n
write（3,100）work（i）
enddo
100format（a6,3x,a2,6x,i2,9x,i8,f10.2）
contains
functiontax（x）
realtax
integerx
if（x<=1500）then
tax=x*0.03
elseif（x>1500.and.x<=4500）then
tax=1500*0.03+（x-1500）*0.10
elseif（x>4500.and.x<=9000）then
tax=1500*0.03+3000*0.10+（x-4500）*0.20
elseif（x>9000.and.x<=35000）then
tax=1500*0.03+3000*0.10+4500*0.20+（x-9000）*0.25
elseif（x>35000.and.x<=55000）then
tax=1500*0.03+3000*0.10+4500*0.20+26000*0.25+（x-35000）*0.30
elseif（x>5500.and.x<=80000）then
tax=1500*0.03+3000*0.10+4500*0.20+26000*0.25+20000*0.30+（x-55000）*0.40
else
tax=x*0.40
endif
endfunction
subroutinefun（a,n）
type（worker_inform）a（n）,t
doi=1,n-1
doj=i+1,n
if（a（i）%salaryt=a（i）
a（i）=a（j）
a（j）=t
endif
enddo
enddo
endsubroutine
end
原表：
●
●
●
2，求函数f（x）=
的解
2-1二分法与弦切法：
思想：
（1）先任取两个值x1,x2,使得f（x1）*f（x2）<0,也就是f（x1）和f（x2）必须异号。
（2）令x=（x1+x2）/2,如果f（x）=0,就找到了这个解，计算完成。
由于f（x）是一个实型数据，所以在判断f（x）是否等于0时，是通过判断
是否小于一个很小的数ε，如果是就认为f（x）为0
（3）如果f（x）不为0，判断如果f（x1）和F（x）异号，则说明解在
区间，就以x1,x为新的取值来重复步骤
（2），这时用x作为新的x2,舍掉原
区间；如果F（x2）和f（x）异号，则以x,x2为新的取值来步骤重复
（2），这是用x作为新的x1,舍掉原
区间。
这样做实际上是将求解的范围减小了一半，然后用同样的方法再进一步缩小范围，直到
小于ε为止。
programsubject2_1
realx1,x2,x
realcourse1,course2,fun
do
print*,"输入x1,x2的值:
"
read*,x1,x2
if（fun（x1）*fun（x2）<0.0）exit
print*,"不正确的输入!
"
enddo
x=course1（x1,x2）
print*,"二分法求解得:
"!
二分法
print10,'x=',x
x=course2（x1,x2）
print*,"弦切法求解得:
"!
弦切法
print10,'x=',x
10format（a,f10.6）
end
realfunctioncourse1（x1,x2）!
二分法求解
realx1,x2,f1,f2,fx
x=（x1+x2）/2.0
fx=fun（x）
dowhile（abs（fx）>1e-6）
f1=fun（x1）
if（f1*fx<0）then
x2=x
else
x1=x
endif
x=（x1+x2）/2.0
fx=fun（x）
enddo
course1=x
end
realfunctioncourse2（x1,x2）!
弦切法求解
realx1,x2,f1,f2,fx
x=x2-（x2-x1）/（fun（x2）-fun（x1））*fun（x2）
fx=fun（x）
dowhile（abs（fx）>1e-6）
f1=fun（x1）
if（f1*fx<0）then
x2=x
else
x1=x
endif
x=x2-（x2-x1）/（fun（x2）-fun（x1））*fun（x2）
fx=fun（x）
enddo
course2=x
end
functionfun（x）
realx
fun=x**3-4*x**2+9*x+4
end
打印结果如下：
Newton迭代法
思想：
用牛顿迭代法求解一元方程的根，基本思路为：
（1）先任取一个x1。
（2）做通过点（x1,f（x1））做切线，即以f＇（x1）为斜率作直线，这条直线与x轴的交点为x2,用以下公式求出x2由于f＇（x1）=
；x2=x1-
.判断
<ε是否成立，如果是就找到了解，计算完成，（3）否则，重复步骤
（2）以f＇（x1）为斜率过点（x2,f（x2）），求出与x轴都的交点x3,……直到
<ε,认为xn就是所求得的解。
programsubject2_3
realx
integerm
print*,'输入初值以及循环次数'
read*,x,m
callnewton（x,m）
end
subroutinenewton（x,m）
implicitnone
realx,x1
realfun,dfun
integeri,m
i=1
x1=x-fun（x）/dfun（x）
dowhile（abs（x-x1）>1e-6.and.i<=m）
print10,i,x1
x=x1
i=i+1
x1=x-fun（x）/dfun（x）
enddo
if（i<=m）then
print20,'x=',x1
else
print30,'经过',m,'次迭代后仍未收敛'
endif
10format（'i=',i4,6x,'x=',f15.7）
20format（a,f15.7）
30format（a,i4,a）
end
realfunctionfun（x）
realx
fun=x**3-4*x**2+9*x+4
end
打印结果：
2-2，求函数函数积分
矩形法：
s=s+fun（x）*h
梯形法：
s=s+（fun（x+（i-1）*h）+fun（x+i*h））*h/2.0
辛普生法：
sinpson=（fun（a）+fun（b）+4.0*f4+2.0*f2）*h/3.0
思想：
求一个函数f（x）在
上的定积分
，其几何意义是求f（x）曲线
和直线x=a,y=0,x=b所围成的曲边梯形的面积。
为了近似求出这一面积，可将
分成若干个小区间，每个区间的宽度为（b-a）/n,n为区间个数，近似求出每个小的区边梯形的面积，然后将n个小面积加起来，就近似的到总面积。
即定积分的近似值，当n越大，即区间分的越小，近似程度越高。
矩形法计算同梯形法。
流程：
建立主程序定义三个子程序分别调用三个子程序
执行
programsubject2_2
reala,b,s
integern
realrectangle,trapezip,sinpson
print*,"输入a,b,n的值"
read*,a,b,n
s=rectangle（a,b,n）
print10,a,b,n
print20,s
s=trapezip（a,b,n）
print10,a,b,n
print20,s
s=sinpson（a,b,n）
print10,a,b,n
print20,s
10format（'a=',f5.2,3x,'b=',f5.2,3x,'n=',i4）
20format（'s=',f15.8）
end
realfunctionrectangle（a,b,n）!
矩形法求解函数
implicitnone
realx,a,b,h,s
integeri,n
realfun
x=a
h=（b-a）/n
s=0
doi=1,n
s=s+fun（x）*h
x=x+h
enddo
rectangle=s
end
realfunctiontrapezip（a,b,n）!
梯形法求解函数
implicitnone
realx,a,b,h,s
integeri,n
realfun
x=a
h=（b-a）/n
s=0
doi=1,n
s=s+（fun（x+（i-1）*h）+fun（x+i*h））*h/2.0
enddo
trapezip=s
end
realfunctionsinpson（a,b,n）!
辛普生法求解函数
implicitnone
reala,b,h,f2,f4,x
integeri,n
realfun
h=（b-a）/（2.0*n）
x=h+a
f2=0
f4=fun（x）
doi=1,n-1
x=x+h
f2=f2+fun（x）
x=x+h
f4=f4+fun（x）
enddo
sinpson=（fun（a）+fun（b）+4.0*f4+2.0*f2）*h/3.0
end
realfunctionfun（x）
realx
fun=1+3*exp（x）+4/x+5
end
打印结果如下：
2-3，Gauss-Jordan法求联立方程组
矩阵：
A×B=C，C为要求解的未知数。
A=
，B=
，C=
思想：
（1）:
利用动态数组定义一个矩阵行列数
（2）:
利用上，下三角矩阵消元
programsubject2_3
real,allocatable:
:
a（:
:
）,b（:
）,c（:
）
print*,'输入未知数个数n'
read*,n
allocate（a（n,n））
allocate（b（n））
allocate（c（n））
print*,'输入系数矩阵a'
callinput（a,n）
print*,'输入等值矩阵b'
read*,b
print*,'联立方程组'
calloutput（a,b,n）
callgauss_jordan（a,b,c,n）
print*,'求解'
doi=1,n
print10,i,c（i）
enddo
10format（'x',i1,'=',f8.4）
deallocate（a）
deallocate（b）
deallocate（c）
end
subroutineinput（a,n）
reala（n,n）
doi=1,n
read*,（a（i,j）,j=1,n）
enddo
end
subroutinegauss_jordan（a,b,c,n）
dimensiona（n,n）,b（n）,c（n）
callup（a,b,n）
calllow（a,b,n）
forall（i=1:
n）
c（i）=b（i）/a（i,i）
endforall
end
subroutineoutput（a,b,n）
reala（n,n）,b（n）
doi=1,n
print10,a（i,1）,i
doj=2,n
if（a（i,j）>0）then
print20,a（i,j）,j
else
print30,abs（a（i,j））,j
endif
enddo
print40,b（i）
enddo
10format（f5.2,'x',i1\）
20format（'+',f5.2,'x',i1\）
30format（'-',f5.2,'x',i1\）
40format（'=',f8.4）
end
subroutineup（a,b,n）
reala（n,n）,b（n）
doi=1,n-1
doj=i+1,n
p=a（j,i）/a（i,i）
a（j,i:
n）=a（j,i:
n）-a（i,i:
n）*p
b（j）=b（j）-b（i）*p
enddo
enddo
end
subroutinelow（a,b,n）
reala（n,n）,b（n）
doi=n,2,-1
doj=i-1,1,-1
p=a（j,i）/a（i,i）
a（j,i:
n）=a（j,i:
n）-a（i,i:
n）*p
b（j）=b（j）-b（i）*p
enddo
enddo
end
打印结果：
总结：
Fortran95中基本思想
1，赋值:
用”=”连接,如x=0
2，定型：
整型（integer），实型（real），字符型（character），负型（complex）,逻辑型（logicai）,I-N规则，数组
3，函数
3，
4，排序：
1>交换法，2>选择法，3>冒泡法,
5，子程序的调用：
6，矩阵的引用：
上，下三角矩阵的转换（线性方程）
参考文献：
Fortran95课本
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