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ときなひのと
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1 大型計算機システム利用講習会 Fortran 90/95 入門 2 情報基盤センター

2 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 2 講習内容関数サブルーチンの補足構造体モジュール演習課題 1 ファイル操作, 演習課題 2 文字列の処理演習課題 3 および 4

3 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 3 関数サブルーチンの補足 : 文関数自分で定義した関数を文のように定義することができる program sample implicit none double precision:: r = 10.0d0 double precision:: s, y, x, a, b!definitions of statement function y(a,b) = a * dsin(b) x(a,b) = a * dcos(b) a = 5.0d0 b = r * datan(1.0d0) / 45.0d0!calculation of triangle area s = 0.5d0 * x(a,b) * y(a,b) write(*,*) s end program sample a r 文関数はデバッグが困難となるため, 使用は推奨されていない.

4 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 4 関数サブルーチンの補足 : 内部副プログラム関数副プログラム, サブルーチン副プログラムは内部に副プログラムを記述することができる. program sample implicit none integer:: i = 1, ii = 0! integer:: inc ii = inc(i) write(*,*) i=, i, i+1=, ii contains integer function inc(n) integer,intent(in):: n inc = n + 1 end function inc end program sample 外部関数だと定義する必要があるが, 内部関数だと定義すると 2 重定義になる!! 主プログラム内の contains 文以下に内部関数を定義できる. 内部関数内には implicit none は必要ない. 主プログラムの定義が有効

5 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 5 関数サブルーチンの補足 : 再帰呼び出し関数サブルーチン内で自分自身を再帰的に呼び出すことができる. 例 ) 関数サブプログラムを利用して階乗 n! を計算する program sample implicit none write(*,*) add(10) contains recursive integer function add(n) result(r) integer,intent(in) :: n integer :: r if( n==1 ) then r = 1 else r = add(n-1) * n end if end function add end program sample 関数名の前に recursive を付けると再帰呼出関数になる. 関数名を戻値変数とできないので, result(*) とする.* は変数自分自身を呼び出す漸化式で表現する. (n 1)! (n 1)*n! r n 1 (n 1)*r n r 1 1 課題 : 関数サブプログラムをサブルーチンに変更せよ.

6 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 6 関数サブルーチンの補足 : 引数関数およびサブルーチンの引数は参照で渡される参照渡しを確認するプログラム例 integer function inc(i) implicit none integer,intent(inout):: i inc = 0 i = i + 1 iをインクリメント end function inc program sample implicit none integer:: i = 1, ret, inc ret = inc(i) write(*,*) i=, i, ret, ret end program sample 使用しなくても, 戻り値 ( 関数名 ) に代入しないとコンパイルエラーになる関数サブプログラムは戻り値を結果として返すべき主プログラム中では i は操作されていないが, 実行結果が i=2 なので, 参照渡しであることが分かる. 引数を渡す方式は Fortran では意識する必要はないが,C 言語で作られたオブジェクトとリンクする場合は注意すること.

7 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 7 include 文別のファイルの書かれた内容を挿入することができる sample.f90の内容 include inc.f90 program sample implicit none integer:: i = 1, ii = 0, inc integer function inc(i) implicit none integer,intent(in):: i inc = i + 1 end function inc inc.f90の内容 ii = inc(i) write(*,*) i=, i, i+1=, ii end program sample

8 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 8 構造体定義複数の組込み型を 1 つの型 ( 構造体 ) として定義することができる. type 文構造体の名前 type timetype integer:: hour integer:: minute integer:: second end type timetype 複数の組込み型を定義または type timetype integer:: hour,minute,second end type timetype

9 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 9 構造体使用方法構造体の使用 ( アクセス ) 方法 type(timetype):: mytime mytime = timetype(13,24,30) 構造体名を使って一括して初期化 mytime%hour = 15 mytime%minute = 20 mytime%second = 45 個別に代入 type(timetype):: worktime worktime = mytime 構造体同士の代入 ( 注意 ) 構造体変数に対する四則演算は実行できない.

10 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 10 モジュールプログラムをモジュールという単位に分割することが可能モジュールに分けることにより分散開発が容易モジュールごとにブラックボックス化が可能 module 文の定義 module モジュール名 end module モジュール名 module 文使用方法 use モジュール名

11 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 11 モジュール記述例 sample.f90 module incmod implicit none contains function incfnc( i ) result(ret) integer,intent(in):: i integer:: ret ret = i + 1 end function incfnc end module incmod モジュール定義モジュールは使用する主プログラムより前で定義するモジュール program sample use incmod implicit none write(*,*) incfnc(2) end program sample モジュール使用指定主プログラムコンパイル方法 $ f90-64 Os paralle=4 sample.f90

12 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 12 モジュールの分散モジュールを別のファイルに置くことができる incmod.f90 module incmod implicit none contains function incfnc( i ) result(ret) integer, intent(in) :: i integer :: ret ret = i + 1 end function incfnc end module incmod main.f90 program sample use incmod implicit none write(*,*) incfnc(2) end program sample 積極的に利用しよう! モジュールを利用することで, 変数, 定数, 型, 手続き, インターフェースなどの定義をまとめることができ, プログラムの保守が容易になります. 結合するには 2 通りの方法がある (1) include 文を使う (2) リンク時に結合する

13 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 13 モジュールのコンパイル & リンク方法複数のファイルから実行ファイルを作るには? すべてのソースファイルをコンパイルする $f90-64 Os parallel=4 c incmod.f90 $f90-64 Os parallel=4 c main.f90 オブジェクトファイル (incmod.o,main.o) 生成すべてのオブジェクトファイルをリンクする注意コンパイルするファイルの順番は参照元は参照先の後に指定する注意モジュールをコンパイルすると *.mod というファイルが生成されるこのファイルは use 文が処理されると読み込まれる $f90-64 parallel incmod.o main.o o main.exe

14 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 14 演習課題 1 スライド 7 のファイルを結合する. 次の 2 つの方法で実行ファイルを作成せよ. (1) include 文を使用する. (2) モジュールを使用する.

15 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 15 ファイル操作ファイルを読み書きする場合は以下の手順を行うファイルを開く (open 文 ) ファイルから読み出し (read 文 ) ファイルに書き込み (write 文 ) ファイルを閉じる (close 文 ) 必ず open をして使用後は close する!

16 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 16 ファイル操作 :open 文 open 文 open( 1, FILE= 'filename', ACCESS= 'DIRECT' ) 装置番号ファイル名アクセス形式 1~99 までの整数値で予約されている 5,6 番以外を設定アクセス形式が順編成 :SEQUENTIAL 直接編成 :DIRECT open 文の指定子はこれ以外にも設定可能 ( 補足参照 )

17 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 17 ファイル操作 :close 文 close 文 close( 1, STATUS= KEEP ) 装置番号 open した装置番号ファイルを保存? 保存 :KEEP 破棄 :DELETE close 文の指定子はこれ以外にも設定可能 ( 補足参照 )

18 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 18 ファイル操作 :write 文 write 文 write( 1, *, REC=I ) 書き込むレコード番号書式装置番号直接編成では必ず指定順編成では指定できない open した装置番号

19 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 19 ファイル操作 :read 文 read 文 read( 1, *, REC=K ) 書式装置番号読み込むレコード番号 K は実際に存在するレコード番号であること open した装置番号

20 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 20 open 文の指定子 open 文には以下の指定子が設定可能指定子 UNIT=u IOSTAT=ios ERR=s FILE=fin STATUS=sta ACCESS=acc FORM=fm RECL=rl BLANK=blnk 説明ユニット番号入出力状態指定子誤り指定子ファイル名指定ファイルの状態指定ファイルの編成方法の指定ファイルの出力形式の指定直接編成ファイルの1レコード長空白の取り扱い指定

21 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 21 close 文の指定子 close 文には以下の指定子が設定可能指定子 UNIT=u IOSTAT=ios ERR=s FILE=fin STATUS=sta 説明ユニット番号入出力状態指定子誤り指定子ファイル名指定ファイルの状態指定

22 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 22 編集記述子 write 文,read 文に書式を設定することで, いろいろな形式で出力または入力することができる. 例 ) write 文の書式に F7.4 を設定 write(*, (F7.4) ) 出力結果 : 空白桁小数点以下 5 桁目で四捨五入されていることに注意! ( 空白, ピリオド込 )7 桁

23 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 23 編集記述子の型編集記述子型出力例 I 整数型 3 F 実数型 3.14 E 実数型 0.314E-01 L 論理型 T または F A 文字型 ABCDE Z 16 進数型 1E, AB G 任意の組込み型 3, 0.314, Tなど

24 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 24 ファイル操作 : その他 open,close,write,read 文以外にもファイル操作を行う上で便利な文がある. inquire 文ファイルの存在, ファイルの性質などを問い合せる例 ) ファイルの存在の有無を変数 ex に代入する inquire(1, exist=ex) rewind 文ファイルの先頭位置まで巻き戻す例 ) rewind(1)

25 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 25 演習課題 2 ファイル操作を使用し,init.dat から初期値を読み込み, ディスプレイに表示するプログラムを作成せよ. ただし,init.dat にはあらかじめ 1 つ以上,3 つ以下の初期値 ( 整数 ) が入力されており, 与えられた初期値の数によって処理方法を変えること. 初期値が 1 つしか与えられなかった場合は,2 つ目の初期値を 20,3 つ目の初期値を 15 とする. 読み込み値初期値が 2 つしか与えられなかった場合,3 つめの初期値を 15 とする. 読み込み値読み込み値 15 初期値が 3 つ与えられた場合, 与えられた初期値をそのまま表示する. 読み込み値読み込み値読み込み値

26 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 26 文字列処理文字列定数ダブルクォーテーション ( ), シングルクォーテーション ( ) で囲まれた範囲は文字列となる. write(*, * ) Hello, World! 文字列としてダブルクォーテーション ( ) を使用するときは, 次のいずれかで記述する. write(*, * ) Hello World! write(*, * ) Hello World! 26

27 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 27 文字列処理文字列変数文字列変数は character 文を使う. character(len=x) :: str len は文字数を指定するための指定子で, 上記の例では文字数 x を仮定する. 他の変数宣言同様, 配列宣言および初期化が行える. character(len=16),dimension(1:3):: str character(len=16):: str(1:3) character(len=16):: str = ABCDEFG

28 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 28 文字列処理部分文字列文字列変数の一部の文字のみを取り出すことができる. character(len=16):: str = ABCDEFGHIJ 下記のそれぞれについて, どのような文字列が出力されるか答えよ. その後, プログラムを作成して確認せよ. str(2:2) str(4:7) str(:7) str(5:)

29 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 29 文字列処理文字列の演算文字列連結 S = ABC // DEF 文字列の大小比較文字列には ASCII コード等が割り当てられているので, 数値のように比較することが可能である. ASCII コードでは,A:65,Z:90,a:97,z:122 である. A < a は真である. すなわち, 英大文字 < 英小文字

30 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 30 文字列組み込み関数文字列を操作するための組み込み関数 ( 手続き ) 組み込み関数内容説明 ADJUSTL(C) 左詰先頭の空白を詰める ADJUSTR(C) 右詰語尾の空白を詰める CHAR(I) 整数式を文字に変換コードI( 整数 ) の文字を返す ICHAR(C) 文字を内部コードに変換文字のコード ( 整数 ) を返す INDEX(C1,C2) 検索 C1の中にC2がある位置を返す TRIM(C) 語尾の空白削除語尾の空白を削除する LEN_TRIM (C) 語尾の空白以外の長さ語尾の空白以外の長さを取得する LEN(C) 文字数文字数を整数型で返す

31 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 31 演習課題 3 内部 (ASCII) コードを利用し, A から Z まで表示するプログラムを作成せよ.

32 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 32 演習課題 4 次のような数列はフィボナッチ数列とよばれるこの n 番目の値を求めるプログラムを作成せよ F n F n 1 Fn 2( n 0) 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, F 2 1, F 1 1, F 0 2

33 大型計算機システム Fortran 90/95 入門 2 33 参考文献日本 NAG 社 Fortran 入門日立製作所編最適化 FORTRAN90 言語マニュアル閲覧には, 大型計算機システムのアカウントが必要です.

FORTRAN( と C) によるプログラミング 5 ファイル入出力ここではファイルからデータを読みこんだりファイルにデータを書き出したりするプログラムを作成してみますはじめにテキスト形式で書かれたデータファイルに書かれているデータを読みこんで配列に代入し標準出力に書き出すプログラムを作り

FORTRAN( と C) によるプログラミング 5 ファイル入出力ここではファイルからデータを読みこんだりファイルにデータを書き出したりするプログラムを作成してみますはじめにテキスト形式で書かれたデータファイルに書かれているデータを読みこんで配列に代入し標準出力に書き出すプログラムを作ります FORTRAN の場合 OPEN 文でファイルを開いた後標準入力の場合と同様に READ 文でデータを読みこみます