Fortran: matrices
Las matrices pueden almacenar una colección secuencial de tamaño fijo de elementos del mismo tipo. Una matriz se utiliza para almacenar una colección de datos, pero a menudo es más útil pensar en una matriz como una colección de variables del mismo tipo.
Todas las matrices constan de ubicaciones de memoria contiguas. La dirección más baja corresponde al primer elemento y la dirección más alta al último elemento.
| Números (1) | Números (2) | Números (3) | Números (4) | ... |
Las matrices pueden ser unidimensionales (como vectores), bidimensionales (como matrices) y Fortran le permite crear matrices de hasta 7 dimensiones.
Declaración de matrices
Las matrices se declaran con el dimension atributo.
Por ejemplo, para declarar una matriz unidimensional llamada número, de números reales que contienen 5 elementos, escribe,
real, dimension(5) :: numbersSe hace referencia a los elementos individuales de las matrices especificando sus subíndices. El primer elemento de una matriz tiene un subíndice de uno. La matriz de números contiene cinco variables reales: números (1), números (2), números (3), números (4) y números (5).
Para crear una matriz bidimensional de números enteros de 5 x 5 denominada matriz, escribe:
integer, dimension (5,5) :: matrixTambién puede declarar una matriz con un límite inferior explícito, por ejemplo:
real, dimension(2:6) :: numbers
integer, dimension (-3:2,0:4) :: matrixAsignar valores
Puede asignar valores a miembros individuales, como,
numbers(1) = 2.0o puedes usar un bucle
do i =1,5
numbers(i) = i * 2.0
end doA los elementos de matriz unidimensionales se les pueden asignar valores directamente usando un símbolo de mano corta, llamado constructor de matriz, como,
numbers = (/1.5, 3.2,4.5,0.9,7.2 /)please note that there are no spaces allowed between the brackets ‘( ‘and the back slash ‘/’
Ejemplo
El siguiente ejemplo demuestra los conceptos discutidos anteriormente.
program arrayProg
real :: numbers(5) !one dimensional integer array
integer :: matrix(3,3), i , j !two dimensional real array
!assigning some values to the array numbers
do i=1,5
numbers(i) = i * 2.0
end do
!display the values
do i = 1, 5
Print *, numbers(i)
end do
!assigning some values to the array matrix
do i=1,3
do j = 1, 3
matrix(i, j) = i+j
end do
end do
!display the values
do i=1,3
do j = 1, 3
Print *, matrix(i,j)
end do
end do
!short hand assignment
numbers = (/1.5, 3.2,4.5,0.9,7.2 /)
!display the values
do i = 1, 5
Print *, numbers(i)
end do
end program arrayProgCuando se compila y ejecuta el código anterior, produce el siguiente resultado:
2.00000000
4.00000000
6.00000000
8.00000000
10.0000000
2
3
4
3
4
5
4
5
6
1.50000000
3.20000005
4.50000000
0.899999976
7.19999981Algunos términos relacionados con matrices
La siguiente tabla proporciona algunos términos relacionados con la matriz:
| Término | Sentido |
|---|---|
| Rango | Es el número de dimensiones que tiene una matriz. Por ejemplo, para la matriz denominada matriz, el rango es 2 y para la matriz denominada números, el rango es 1. |
| Grado | Es el número de elementos a lo largo de una dimensión. Por ejemplo, los números de la matriz tienen extensión 5 y la matriz llamada matriz tiene extensión 3 en ambas dimensiones. |
| Forma | La forma de una matriz es una matriz entera unidimensional, que contiene el número de elementos (la extensión) en cada dimensión. Por ejemplo, para la matriz de matriz, la forma es (3, 3) y los números de matriz es (5). |
| Talla | Es el número de elementos que contiene una matriz. Para la matriz de matriz, es 9 y para los números de matriz, es 5. |
Pasar matrices a procedimientos
Puede pasar una matriz a un procedimiento como argumento. El siguiente ejemplo demuestra el concepto:
program arrayToProcedure
implicit none
integer, dimension (5) :: myArray
integer :: i
call fillArray (myArray)
call printArray(myArray)
end program arrayToProcedure
subroutine fillArray (a)
implicit none
integer, dimension (5), intent (out) :: a
! local variables
integer :: i
do i = 1, 5
a(i) = i
end do
end subroutine fillArray
subroutine printArray(a)
integer, dimension (5) :: a
integer::i
do i = 1, 5
Print *, a(i)
end do
end subroutine printArrayCuando se compila y ejecuta el código anterior, produce el siguiente resultado:
1
2
3
4
5En el ejemplo anterior, la subrutina fillArray y printArray solo se pueden llamar con matrices con dimensión 5. Sin embargo, para escribir subrutinas que se pueden usar para matrices de cualquier tamaño, puede reescribirlas usando la siguiente técnica:
program arrayToProcedure
implicit none
integer, dimension (10) :: myArray
integer :: i
interface
subroutine fillArray (a)
integer, dimension(:), intent (out) :: a
integer :: i
end subroutine fillArray
subroutine printArray (a)
integer, dimension(:) :: a
integer :: i
end subroutine printArray
end interface
call fillArray (myArray)
call printArray(myArray)
end program arrayToProcedure
subroutine fillArray (a)
implicit none
integer,dimension (:), intent (out) :: a
! local variables
integer :: i, arraySize
arraySize = size(a)
do i = 1, arraySize
a(i) = i
end do
end subroutine fillArray
subroutine printArray(a)
implicit none
integer,dimension (:) :: a
integer::i, arraySize
arraySize = size(a)
do i = 1, arraySize
Print *, a(i)
end do
end subroutine printArrayTenga en cuenta que el programa utiliza el size función para obtener el tamaño de la matriz.
Cuando se compila y ejecuta el código anterior, produce el siguiente resultado:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10Secciones de matriz
Hasta ahora nos hemos referido a la matriz completa, Fortran proporciona una manera fácil de referir varios elementos, o una sección de una matriz, usando una sola declaración.
Para acceder a una sección de matriz, debe proporcionar el límite inferior y superior de la sección, así como un paso (incremento), para todas las dimensiones. Esta notación se llamasubscript triplet:
array ([lower]:[upper][:stride], ...)Cuando no se mencionan los límites superior e inferior, el valor predeterminado es la extensión que declaró, y el valor de paso predeterminado es 1.
El siguiente ejemplo demuestra el concepto:
program arraySubsection
real, dimension(10) :: a, b
integer:: i, asize, bsize
a(1:7) = 5.0 ! a(1) to a(7) assigned 5.0
a(8:) = 0.0 ! rest are 0.0
b(2:10:2) = 3.9
b(1:9:2) = 2.5
!display
asize = size(a)
bsize = size(b)
do i = 1, asize
Print *, a(i)
end do
do i = 1, bsize
Print *, b(i)
end do
end program arraySubsectionCuando se compila y ejecuta el código anterior, produce el siguiente resultado:
5.00000000
5.00000000
5.00000000
5.00000000
5.00000000
5.00000000
5.00000000
0.00000000E+00
0.00000000E+00
0.00000000E+00
2.50000000
3.90000010
2.50000000
3.90000010
2.50000000
3.90000010
2.50000000
3.90000010
2.50000000
3.90000010Funciones intrínsecas de matriz
Fortran 90/95 proporciona varios procedimientos intrínsecos. Se pueden dividir en 7 categorías.