Массивы как формальные параметры процедур
Лабораторная работа № 7
Программные единицы
1. Цель работы
Научиться: составлять функции и подпрограммы, использовать их в качестве внешних процедур, осуществлять обмен данными и устанавливать интерфейсы между процедурами и вызывающими программными единицами.
2.Теоретические сведения
В создаваемом пользователем проекте могут использоваться:
1. встроенные процедуры;
2. подключаемые процедуры;
3. создаваемые при разработке проекта процедуры.
Встроенные процедуры входят в состав Фортрана и автоматически включаются в исполняемый код при обращении к ним в тексте программы (например, процедуры sin, mod, tan и т.д.).
Подключаемые процедуры находятся в ранее созданных библиотеках. Для их использования в программной единице следует подключить к ней модуль, содержащий используемые при работе с процедурами глобальные данные и интерфейсы. Такое подключение выполняется оператором USE. Пользователь может создать собственные прикладные библиотеки и использовать хранимые в них процедуры и модули в любом из своих проектов. Для доступа к содержащим объектный код библиотекам пользователю следует указать ее имя в опции компилятора /link.
Создаваемые при разработке проекта процедуры - это процедуры, которые создаются программистом при решении конкретной задачи.
При разработке алгоритма исходная задача, как правило, разбивается на отдельные фрагменты, которые впоследствии реализуются в виде отдельных программных единиц. При разбиении задачи на фрагменты следует придерживаться следующей схемы:
|
|
|
1. Отобразить процесс разбиения в виде блок-схемы и пронумеровать в ней фрагменты
2. Установить между выделенными фрагментами связи: для каждого фрагмента определить, какие данные он получает (входные данные) и какие данные он возвращает (выходные данные). Связи между фрагментами называются интерфейсом.
3. Для каждого фрагмента разработать алгоритм в виде блок-схемы.
4. Оформить выделенные фрагменты в виде программных единиц.
В Фортране для реализации фрагмента можно использовать программные единицы: головную программу, процедуры. Если в файле находится несколько процедур, то порядок их размещения в этом файле произвольный.
Любая программа имеет одну головную программу, которая находится в начале программы. В общем виде головную программу можно представить:
[PROGRAM имя программы]
[операторы описания]
[исполняемые операторы]
END [PROGRAM [имя программы]]
Оператор PROGRAMзадает имя программы – любое правильно сформированное имя Фортрана. Выполнение программы всегда начинается с первого исполняемого оператора головной программы. Оператор END завершает выполнение программы. Нормальное завершение программы может быть также выполнено оператором STOP, который может быть размещен как в головной программе, так и в процедуре.
|
|
|
В Фортране могут быть определены два типа процедур: подпрограммы и функции. Функция отличается от подпрограммы тем, что вызывается непосредственно из выражения и возвращает результат, который затем используется в этом выражении. Процедуру следует оформлять в виде функции, если ее результат можно записать в одну переменную, в противном случае следует применять подпрограмму.
Имя процедуры является глобальным, т.е. к процедуре можно обратиться из головной программы и любой другой процедуры.
Процедура может компилироваться отдельно от использующих ее программных единиц.
Структура процедуры-подпрограммы :
SUBROUTINE имя подпрограммы [([список формальных параметров])]
[операторы описания]
[исполняемые операторы]
END[ SUBROUTINE [имя подпрограммы]]
Заголовок подпрограммы содержит оператор SUBROUTINE. Следующее за этим оператором имя подпрограммы не может появляться в операторах объявления типа (т.к. с именем подпрограммы не связана передача данных между процедурами).
|
|
|
Структура процедуры-функции:
[type] FUNCTION имя функции ([список формальных параметров]) &
[RESULT (имя результата)]
[операторы описания]
[исполняемые операторы]
END [FUNCTION [имя функции]]
Заголовок функции содержит оператор FUNCTION. Функция обязана содержать результирующую переменную, в которую помещается возвращаемый функцией результат. В качестве результирующей переменной может являться либо имя функции, следующее за оператором FUNCTION, либо имя результата, задаваемое в предложении RESULT. Имя результата не должно совпадать с именем функции. Предложение RESULT может отсутствовать. Тип результирующей переменной определяет тип функции и может быть задан посредством указания type в заголовке функции. Type в заголовке может быть опущен, тогда тип результирующей переменной может быть задан явно в одном из операторов объявления функции или неявно. При задании процедуры - функции также следует объявлять ее тип в разделе объявлений вызывающей программной единицы.
|
|
|
Вызов процедуры -подпрограммы выполняется следующим оператором:
CALL имя подпрограммы ([список фактических параметров])
Вызов процедуры - функции выполняется из выражения, например:
Result = имя функции ([список фактических параметров])
Возврат в вызывающую программную единицу осуществляется при выполнении оператора END в подпрограмме и процедуре – функции. Также он может осуществляться и с помощью оператора RETURN.
Обмен данными между процедурой и вызывающей программной единицей.
Обмен данными между процедурой и вызывающей программной единицей может быть выполнен через параметры.
Параметры, используемые при вызове процедуры, называются фактическими. Параметры, используемые в процедуре, называются формальными. Фактическимипараметрами могут быть выражения, буквальные и именованные константы, простые переменные, массивы и их сечения, элементы массивов, строки, подстроки, процедуры и встроенные функции. Формальными параметрами могут быть переменные, процедуры и звездочка (*).
При вызове процедуры между фактическими и формальными параметрами устанавливается соответствие (формальные параметры ассоциируются с соответствующими фактическими параметрами по порядку следования, по количеству). Типы соответствующих параметров должны совпадать, в то время как имена соответствующих параметров могут различаться. Устанавливая соответствие между фактическими и формальными параметрами, следует придерживаться правил, приведенных в таблице
| Фактические параметры | Формальные параметры |
| Простая переменная | Простая переменная |
| Строка | Строка |
| Подстрока | Строка |
| Массив, сечение массива или элемент массива | Массив или простая переменная |
| Процедура | Процедура |
| Выражение, константа | Переменная |
Формальные параметры разделяются на входные, выходные и входные - выходные. Входной формальный параметр получает свое значение от соответствующего фактического параметра. Выходной – передает свое значение соответствующему фактическому параметру. Входные – выходные осуществляют связь в двух направлениях. Формальный параметр не должен переопределяться в процедуре, если ассоциированный с ним фактический параметр - выражение или константа;
Пример: Сформировать вектор с1 из элементов вектора а, которых нет в векторе b1. Затем сформировать вектор с2 из элементов вектора а, которых нет в векторе b2. Формирование массивов выполнить в подпрограмме.
|
integer, parameter:: na=10, nb1=5, nb2=7
integer:: a(na)=(/1,-1,2,-2,3,-3,4,-4,5,-5/)
integer:: b1(nb1)=(/1,-1,2,-2,3/)
integer:: b2(nb2)=(/1,-1,2,-2,3,-3,4/)
integer c1(na), c2(na), nc1, nc2
call fobs(a, na, b1, nb1, c1, nc1)
call fobs(a, na, b2, nb2, c2, nc2)
print *, c1(:nc1)
print *,c2(:nc2)
end program
|
subroutine fobs(a, na, b, nb, c, nc)
integer na, nb ,a(na), b(nb)
integer c(na), nc
integer i, j, va
nc=0
loop_a: do i=1,na
va=a(i)
do j=1,nb
if(va==b(j)) cycle loop_a
enddo
nc=nc+1
c(nc)=va
enddo loop_a
end
Интерфейсы между процедурами и вызывающими программными единицами.
Интерфейс между процедурой и вызывающей программной единицей считается заданным, если вызывающей программной единице известны:
- имя процедуры;
- ее вид (подпрограмма или функция);
- свойства функции (если процедура-функция) (тип, результирующая
переменная);
- имена, положение и свойства формальных параметров.
Возможны два случая задания интерфейса:
- интерфейс устанавливается при вызове процедуры по списку фактических параметров; такой интерфейс называется неявным.
- интерфейс задается явно. Это делается при помощи интерфейсного блока, имеющего вид
|
...
тело интерфейса
В вышеприведенном примере между внешней процедурой fobs и головной программой действует неявный интерфейс, который устанавливается в момент вызова процедуры fobs по списку фактических параметров. Можно написать явный интерфейс, который выглядит следующим образом:
|
subroutine fobs(a, na, b, nb, c, nc)
integer na, nb, a(na), b(nb)
integer c(na), nc
end subroutine fobs
end interface
В приведенном примере обязательной необходимости в явном интерфейсе нет.
Однако существуют случаи, когда задание явного интерфейса необходимо.
Массивы как формальные параметры процедур.
В процедурах форма и размер массива – формального параметра могут определяться в момент вызова процедуры. Можно выделить 3 вида массивов- формальных параметров: заданной формы, перенимающие форму и перенимающие размер. Рассмотрим первый из них.
Массивы заданной формы. Границы размерностей массивов – формальных параметров могут определяться передаваемыми в процедуру значениями других параметров. Такие массивы - формальные параметры называются массивами с заданной формой. Границы при этом также могут вычисляться по целочисленным выражениям, но необходимо следить, чтобы размер массива - формального параметра не превосходил размера ассоциированного с ним массива - фактического параметра. Вычисленные границы массива фиксируются на время выполнения процедуры и не меняются при изменении значения соответствующего описательного выражения.
Формы фактического и соответствующего ему формального параметра – массива могут отличаться.
Пример: Создать процедуру обмена содержимого двух массивов.
|
real a(m, n)/k*1/, b(m, n)/k*2/
call swap(a, b, m, n )
write (*,'(3(/10x,4f5.2))') ((a(i, j), i=1,3), j =1,4)
end
|
integer m, n
real a(m*n), b(m*n)
real c(size(a))
c=a
a=b
b=c
end
3. Примеры задач и их решение в языке Фортран
Пример 1. Дана целочисленная матрица D(mxn). Вывести первый отрицательный элемент каждого столбца матрицы. Использовать процедуру-подпрограмму.
Блок-схема:
Программа:
Program pp_1
integer, parameter:: m=4,n=4
integer D(m,n)/10,-4,5,-3,7,8,-20,10,-2,-5,11,13,15,6,-13,-5/,c(m)
Do j=1,n
c=D(:,j)
call poisk(c,m,k)
print *,k
enddo
end
subroutine poisk(c,m,k)
integer c(m),k
Do i=1,m
if(c(i)<0) then
k=c(i)
return
endif
enddo
end
Пример 2. Даны три целочисленных массива a(n), b(m), c(k). В каждом из них найти количество четных элементов. Найденные значения поместить в вектор. Использовать процедуру-функцию.
Блок-схема:
Программа:
Program pp_2
integer, parameter:: m=6,n=8,k=10
integer:: a(m)=(/-6,8,7,3,4,12/)
integer:: b(n)=(/42,-56,77,11,32,55,44,88/)
integer:: c(k)=(/12,-22,33,13,11,8,6,9,19,15/)
integer v(3),col
v(1)=col(a,m)
v(2)=col(b,n)
v(3)=col(c,k)
print *,v
end
integer function col(d,m)
integer d(m),k
k=0
Do i=1,m
if(mod(abs(d(i)),2)==0) k=k+1
enddo
col=k
end
4. Варианты заданий
| № | Вариант |
| 1 | Даны две действительные матрицы размера m´n. Определить в каждой матрице суммы элементов столбцов и поместить их в вектора. Использовать процедуру – подпрограмму. |
| 2 | Даны три массива а(0:6), в(-3:4), с(10:15). Для каждого массива найти сумму индексов их нулевых элементов. Использовать процедуру – функцию. |
| 3 | Даны две матрицы целых чисел. Подсчитать в каждом столбце матриц количество положительных элементов. Использовать процедуру – подпрограмму. |
| 4 | Даны две матрицы вещественных чисел. В каждой из этих матриц найти столбец с максимальной суммой элементов. Использовать процедуру – подпрограмму. |
| 5 | Ввести массивы вещественных чисел D(10) и K(12), содержащие некоторое число нулевых элементов. Для каждого массива найти номер и значение последнего ненулевого элемента. Использовать процедуру – подпрограмму. |
| 6 | Даны два символьных массива 3х4, в которых хранятся имена студентов. В каждом массиве определить количество имен ‘Lena’ и ‘Kirill’. Использовать процедуру – подпрограмму. |
| 7 | Даны три массива а(0:6), в(-1:5), с(0:4). Для каждого массива найти логический массив-маску для элементов, которые кратны 3 и не кратны 5. Распечатать его. Посчитать количество таких элементов. Использовать процедуру – подпрограмму. |
| 8 | Даны три массива а(-10:-5), в(0:6), с(-1:6). Найти в каждом массиве количество чисел без дробной части. Использовать процедуру – функцию. |
| 9 | Даны две матрицы mхn. Найти в каждой из них сумму квадратов элементов и затем определить наибольшую из этих сумм. Использовать процедуру – функцию. |
| 10 | Даны два массива а(-1:3), d(6:9). Для каждого массива найти факториалы его элементов. Использовать процедуру – подпрограмму. |
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 539; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!