Fortran95实验指导 实验八 子程序

实验八 函数与子例行程序子程序是FORTRAN95提供的重要功能之一，FORTRAN95允许用户自己定义子程序，允许用户通过子程序设计和编写程序。

在设计和编写一个复杂的程序时，通常需要使用科学的程序设计方法，如：结构化程序设计方法、模块化程序设计方法、面向对象程序设计方法等，子程序功能完全支持结构化和模块化程序设计方法，结构化和模块化程序设计方法可通过子程序得到应用。

使用子程序可提高程序的可读性、可理解性、可维护性和可修改性，是编写高质量、高水平、高效率程序的有效手段。

子程序分内部子程序和外部子程序。

内部子程序是包含在程序单元CONTAINS 结构中的子程序，只有定义它们的程序单元才能调用执行它们。

内部子程序包括函数子程序和子例行程序两类，通常将函数子程序简称为函数，子例行程序简称为子程序。

本次实验是学习和掌握子程序的一次系统实验活动。

通过本次实验，能够熟练使用语句函数、内部子程序、外部子程序设计和编写程序，求解比较复杂的实际问题。

一、实验目的1.了解函数的有关基本概念，如：函数名称、函数自变量、函数调用、函数表达式等。

2.掌握语句函数定义、调用、参数的基本内容和使用规则。

3.掌握使用语句函数设计和编写程序的方法。

4. 了解内部子程序的有关基本概念，如：定义、调用、形式参数、实在参数、参数传递关系等。

5. 掌握内部子程序定义、调用、形式参数、实在参数、参数传递的基本内容和使用规则。

6. 掌握结构化程序设计方法。

7. 掌握使用内部子程序设计和编写程序的方法。

8. 了解递归概念，掌握递归问题的求解方法。

9. 掌握递归子程序定义、调用、参数传递关系的基本内容和使用规则。

10. 了解外部子程序概念，掌握并行、协调、合作编写大型复杂程序的方法。

11. 掌握外部子程序定义、调用、参数传递关系的基本内容和使用规则。

12. 掌握使用递归和外部子程序设计和编写程序的方法二、实验内容11、问题描述在解决某工程计算问题时，遇到下列函数：2()12y x x x =++2()f x =()p x =()q x =计算x=0.1,0.2,0.3时，上述函数的值，并输出。

使用语句函数编写程序实现之。

2、算法设计该问题求解算法比较简单，可使用顺序结构或循环结构实现。

根据分析，设计循环结构算法如下：算法：1)定义语句函数y(x),f(x),p(x),q(x)2)x=0.1；3)如果x>0.3,则转(7)执行；4)计算各函数值并输出；5)x=x+1；6)转(3)执行；7)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：???!语句函数应用PROGRAM MAINy(x)=1+2*x+x**2f(x)= __________________p(x)=__________________q(x)= __________________DO x=0.1,0.3,0.1yx=y(x)fx=f(x)px=____qx=q(x)PRINT*,'x=',xPRINT*,'y(x)=',yxPRINT*, _______________,'p(x)=',pxPRINT*, 'q(x)=',qx_________END4、实验要求●分析问题，理解算法，编写程序，将程序填写正确完整。

●函数计算必须使用语句函数实现。

●在D盘上创建新工作区:shiyan08和新项目:xm81。

●在项目xm81内创建源程序文件:xm81.f90,同时在文件中编辑输入程序。

●在项目xm81内编译、构建、运行、调试程序。

●将输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件xm81.f90末尾。

●使用FORALL语句改写程序，实现程序的并行处理，提高程序运行和处理速度。

5、实验步骤●分析问题，理解算法，编写程序。

●启动软件开发环境Microsoft Developer Studio 。

●在D 盘上创建新工作区：shiyan08。

●在工作区shiyan08内创建新项目：xm81。

●在项目xm81内创建源程序文件xm81.f90，编辑输入源程序文本。

●编译、构建、运行、调试程序，得到输出结果。

●输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件末尾。

● 在工作区shiyan08内创建新项目：xm811，在新项目内创建源程序文件xm811.f90,在文件中编辑输入已改写程序。

编译、构建、运行、调试程序，获得输出结果。

使用FORALL 语句改写程序如下：PROGRAM MAINy(x)=1+2*x+x**2f(x)= __________________p(x)=__________________q(x)= __________________REAL,DIMENSION(____)::yx,fx,px,qxFORALL(____)yx(i)=y(0.1*i)fx(i)=f(0.1*i)__________qx(i)=q(0.1*i)____________________DO I=1,3PRINT*,'x=',0.1*IPRINT*,'y(x)=',yx(I)PRINT*, _______________,'p(x)=',px(I)PRINT*, 'q(x)=',qx(I)ENDDOEND三、实验内容21、问题描述已知二项式公式如下：011222()......n n n n r n r r n n n n n n n x y C x C x y C x y C x y C y ---+=++++++其中：r n C 为二项式系数，通过下面公式计算：! (0,1,2,...,)()!!r n n C r n n r r ==- 计算5()x y +的二项展开式系数，并输出。

通过内部函数子程序计算阶乘和二项式系数，编写程序实现之。

2、算法设计分析问题，进行任务分解，得到求解问题的分层结构图，如图8-1所示。

根据任务分解图，自行设计和编写主程序来求解总问题，分别设计和编写子程序来求解子问题。

根据子问题的具体内容，设计和编写子程序为函数。

图8-1 任务分解及分层结构图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：???!计算n阶所有二项式系数PROGRAM MAININTEGER n,r,pPRINT'(A\)','请输入二项式阶数n:'READ*,nPRINT'(I2,A\)',n,'二项式系数有:'DO r=0,np=_________PRINT '(I4,2X\)',pENDDOPRINT*CONTAINS!计算阶乘函数FUNCTION fact(n)INTEGER fact,nfact=1DO i=1,nfact=_________ENDDO_________!计算任意一个二项式系数函数_________cnr(n,r)INTEGER cnr,n,rcnr=fact(n)/( _________)END FUNCTIONEND4、实验要求●分析问题，分解任务，设计算法，理解程序，将程序填写完整。

●阶乘和二项式系数计算要求使用内部函数子程序实现。

●输入输出数据采用有格式输入输出，使输入输出数据规范、醒目、简洁。

●在工作区:shiyan08内创建新项目:xm82。

●在项目xm82内创建源程序文件:xm82.f90,同时在文件中编辑输入程序。

●在项目xm82内编译、构建、运行、调试程序。

●将输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件xm82.f90末尾。

●使用递归子程序改写阶乘计算程序。

5、实验步骤●分析问题，设计算法，编写程序。

●启动软件开发环境Microsoft Developer Studio。

●在工作区shiyan08内创建新项目：xm82。

●在项目xm82内创建源程序文件xm82.f90，编辑输入源程序文本。

●编译、构建、运行、调试程序，得到输出结果。

●输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件末尾。

●在工作区shiyan08内创建新项目：xm821，在新项目内创建源程序文件xm821.f90,在文件中输入已改写程序。

编译、构建、运行、调试程序，获得输出结果。

四、实验内容31、问题描述已知两个正整数数列A和B，每个数列数据个数不定（最多50个）。

从A数列中删除B数列中出现的数，输出删除前后数列数据。

通过内部子例行程序完成删除操作。

编写程序实现之。

2、算法设计分析问题，进行任务分解，得到求解问题的分层结构图，如图8-2所示。

根据图8-2，设计和编写主程序求解总问题，设计和编写子例行程序求解子问题。

图8-2 任务分解及分层结构图根据分析，设计求解总问题算法如下：（1）输入A数列和B数列数据（数据个数不定,最多50个）。

（2）输出删除前的A数列和B数列数据。

（3）从A数列中删除B数列中出现的数据。

（4）输出删除后A数列数据。

（5）结束。

根据分析，设计求解子问题算法，绘制流程图如图8-3所示。

n、m分别表示A、B数列数据个数。

因为数据均为正整数，规定-1为删除标志，要删除的数据ai赋值为-1即可。

图8-3 流程图3、程序编写使用内部子例行程序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：???!从A数列中删除B数列中出现的数据PROGRAM mainPARAMETER(max=50)INTEGER A(n),B(max),n,mPRINT '(A\)','请输入A数列数据个数n:'READ*,nPRINT '(A,I2,A)','请输入A数列',n,'个数据:'READ*,A(i),i=1,nPRINT '(A\)','请输入B数列数据个数m:'READ*,mPRINT '(A,I2,A)','请输入B数列',m,'个数据:',(B(i),i=1,m)PRINT*,'删除前A数列数据:'PRINT '(1X,<n>(I3,2X))',(A(i),i=1,n)PRINT*,'删除前B数列数据:'PRINT '(1X,<m>(I3,2X))',(B(i),i=1,m)CALL del(A,B)PRINT*,'删除后A 数列数据:'DOIF(A(i)/=-1) PRINT '(I3,2x\)',A(i)END DOPRINT*CONTAINS!数列内容删除SUBROUTINE del(A,B,n,m)INTEGER A(n),B(m),n,m,i,jDO i=1,nDO j=1,mIF(A(i)>B(j)) A(i)=-1END IFEND DOEND FUNCTIONEND4、实验要求●分析问题，分解任务，理解算法和程序，查找并改正程序错误，得到正确程序。