4. Массивы

заполняет необязательными краевыми значениями образуемые в результате сдвига пропуски.

array - массив любого типа.

shift, dim - имеют тот же смысл, что и для функции CSHIFT.

boundary - необязательный параметр того же типа, что и array. Задает значения, которыми заполняются возникающие в результате сдвига пропуски. Может быть массивом граничных значений, ранг которого на единицу меньше ранга array. Если boundary опущен, то задаваемые по умолчанию замены зависят от типа array: целый - 0; вещественный - 0.0; комплексный - (0.0, 0.0); логический - .FALSE.; символьный - пробел.

Функция возвращает массив, в котором выполнены сдвиг и замены.

Пример:

integer shift(3)

character(1) array(3, 3), ar1(3, 3)

array = reshape((/'a', 'd', 'g', 'b', 'e', 'h', 'c', 'f', 'i'/), (/3, 3/))

shift = (/-1, 1, 0/)

ar1 = eoshift (array, shift, boundary = (/'*', '?', '#'/), dim = 2)

4.12.4.6. Транспонирование матрицы

TRANSPOSE(matrix) - меняет местами (транспонирует) столбцы и строки матрицы (двумерного массива) matrix. Тип и разновидность типа результирующего массива и matrix одинаковы. Если matrix имеет форму (k, n), то результат имеет форму (n, k).

Пример:

integer array(2, 3), result(3, 2)

array = reshape((/1, 2, 3, 4, 5, 6/), (/2, 3/))

4.13. Ввод/вывод массива под управлением списка

Управляемый списком В/В используется при работе с последовательными текстовыми файлами и стандартными устройствами

153

О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН

(клавиатура, экран, принтер). Преобразования В/В выполняются в соответствии с типами и значениями вводимых и выводимых величин.

При вводе массива из файла возможны случаи:

•известно число вводимых данных;

•необходимо ввести весь файл, но его размер до ввода неизвестен.

В последнем случае правильнее выполнять ввод в динамический массив.

4.13.1. Ввод/вывод одномерного массива

Рассмотрим пример В/В одномерного статического массива.

integer, parameter :: nmax = 20 integer :: ios, n = 15, i character(60) :: fn = 'a.txt'

real :: a(nmax) = 0

open(2, file = fn, status = 'old', iostat = ios)

if(ios /= 0) then ! Останов в случае ошибки print *, 'Не могу открыть файл ' // trim(fn)

stop end if

if(n > nmax) stop 'Размер списка ввода больше размера массива' read(2, *, iostat = ios) (a(i), i = 1, n)

if(ios /= 0) then

write(*, *) 'Число введенных данных меньше заявленного.'

Состав файла a.txt (до выполнения оператора WRITE(2, *, ...):

1.0 2.0 3.0

4.0 5.0

Отображаемый на экране результат:

Число введенных данных меньше заявленного. 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00

Пояснения:

1. Оператор OPEN открывает устройство В/В с номером 2 и подсоединяет к нему файл a.txt. При удачном подсоединении файл a.txt открыт. Далее в программе для доступа к файлу используется номер устройства.

Параметр status = 'old' означает, что открываемый файл должен существовать. Параметр ios позволяет передать в программу код завершения выполнения оператора OPEN. Целочисленная переменная ios

154

4. Массивы

равна нулю при успешном открытии файла и отлична от нуля, если возникла ошибка.

После подсоединения файл позиционируется в свое начало. Файл a.txt открывается и для чтения и для записи. Доступ к файлу последовательный.

2.Контроль ввода выполняется параметром ios: если нет ошибок ввода, то значение ios равно нулю; если достигнут конец файла, значение ios равно -1; ios больше нуля, если имели место иные ошибки. В нашем примере будет достигнут конец файла, однако параметр i циклического списка оператора READ сохраняет свое значение после завершения работы READ, что позволит подсчитать число введенных элементов. Правда, такой способ определения числа введенных элементов не сработает, если ввод данных будет прекращен при обнаружении в файле a.txt слеша (/), поскольку в этом случае ios = 0.

3.Оператор ввода содержит циклический список (a(i), i = 1, n). Это позволяет прочитать первые n произвольно размещенных полей (если, конечно, не возникло ошибки ввода). Ввод выполняется с начала записи, и если оператор ввода должен прочитать больше полей, чем находится в текущей записи, то недостающие поля будут взяты из последующих записей. Каждый оператор READ (если не задан ввод без продвижения) начинает ввод с начала новой записи файла. Поэтому в случае применения цикла

do i = 1, n

read(2, *, iostat = ios) a(i) end do

нам потребовалось бы расположить в текстовом файле каждое число на отдельной строке, т. е. в столбик, что выглядит весьма неуклюже.

С появлением сечений циклический список (a(i), i = 1, n) можно заменить сечением a(1:n). В нашем примере сечение применено в операторе

WRITE.

Для ввода также можно применить оператор: read(2, *, iostat = ios) a ! или a(1:nmax)

Он попытается ввести весь массив - передать из файла первые nmax полей. Однако если полей ввода меньше nmax, то при таком вводе уже нельзя вычислить число введенных данных.

Вывод всего массива выполнит оператор

4. Вывод массива в файл a.txt приведет к тому, что в файл начиная с новой строки (записи) будут переданы n элементов массива a. Строка, начиная с которой будут передаваться данные, определяется по правилу: если файл установлен на строке line, то новые данные будут добавляться начиная со строки line + 1. Причем, поскольку доступ к файлу

155

О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН

последовательный, все существующие после строки line данные будут "затерты" (заменены на вновь выводимые). В общем случае при управляемом списком выводе каждый оператор вывода создает одну запись, если длина создаваемой записи не превышает 79 символов. Число полей в созданной записи равно числу элементов в списке вывода. Если же для размещения элементов вывода требуется большее число символов, то создаются новые записи. В качестве разделителей между полями оператор WRITE использует пробелы.

5. Оператор CLOSE(2) закрывает файл a.txt - отсоединяет файл от устройства 2.

Рассмотрим теперь, как ввести весь файл или все его первые числовые поля в размещаемый массив. Прежде следует подсчитать, сколько данных можно ввести из файла, затем выделить под массив память, "перемотать" файл в его начало и ввести в массив данные. Например:

integer, parameter :: nmax = 10000 integer, parameter :: unt = 3 integer :: ios, i, n

character(60) :: fn='a.txt' real tmp

real, allocatable :: a(:)

open(unt, file = fn, status = 'old') read(unt, *, iostat = ios) (tmp, i = 1, nmax)

if(ios == 0) stop 'Нельзя ввести весь файл'

4.13.2. Ввод/вывод двумерного массива

Пусть надо ввести из файла b.txt данные в двумерный массив a(1:3, 1:4). Занесем в файл b.txt данные так, чтобы строка файла соответствовала одной строке массива a(1:3, 1:4):

11 12 13 14

21 22 23 24

31 32 33 34

Тогда ввод массива по строчкам можно выполнить в цикле

do i = 1, 3

read(2, *, iostat = ios) (a(i, j), j = 1, 4) ! или a(i, 1:4) end do

156

4. Массивы

Для ввода i-й строки массива вновь использован циклический список. В принципе при управляемом списком вводе двумерного массива можно

использовать и вложенный циклический список: read(2, *, iostat = ios) ((a(i, j), j = 1, 4), i = 1, 3)

Такой оператор также обеспечит ввод данных в массив a построчно (быстрее изменяется параметр j). Однако при этом вводимые данные не обязательно располагать в трех строчках, по 4 числа в каждой. Они могут быть размещены, например, так:

11 12 13 14 21 22 23 24

31 32 33 34

Если же расположение данных в файле соответствует их размещению в столбцах массива (т. е. их порядок в файле совпадает с порядком их размещения в памяти ЭВМ), например так:

11 21 31

12 22 32

13 23 33

14 24 34

или так:

11 21 31 12 22 32 13 23 33 14 24 34

то ввод всего массива можно выполнить оператором read(2, *, iostat = ios) a

Контрольный вывод массива на экран по строкам организуется в цикле

do i = 1, 3

write(*, *) (a(i, j), j = 1, 4) ! или a(i, 1:4) end do

Замечание. В рассмотренных нами примерах к файлам был организован последовательный метод доступа, при котором возможно лишь чтение и запись данных. Редактирование отдельных записей файла становится возможным при прямом методе доступа (гл. 10).

157