Процедуры. Назначение процедур

Сентябрь 7, 2022

Главная
Алгебра
Процедуры. Назначение процедур

Содержание

2. Назначение процедур Разбиение исходной задачи на подзадачи Устранение дублирования кода Повторное использование написанного кода Библиотеки готовых
3. Виды процедур program имя ... contains внутренние процедуры end Головная программа module имя ... contains модульные
4. Модульные процедуры Описываются в модулях после оператора contains. Обладают явным интерфейсом. Имеют доступ ко всем объектам
5. Внутренние процедуры Описываются в головной программе после оператора contains. Обладают явным интерфейсом. Имеют доступ ко всем
6. Внешние процедуры Описываются отдельно от головной программы или в других файлах. Обладают неявным интерфейсом. Обмен данными
7. Функции тип function имя_функции (формальные параметры) типы формальных параметров типы внутренних переменных исполняемые операторы имя_функции =
8. Функции Пример. Функция представлена тригонометрическим рядом Тип функции – вещественный; формальные параметры – x -вещественный, k
9. !************************************************** ! Функция f(x) !************************************************** real function f(x,N) !------------- формальные параметры --------------- real x integer N
10. Вызов функции Вызов созданной функции аналогичен вызову стандартной функции program FX real res res = f(0.5,
11. Вызов функции Вызов функции без параметров program func2 write(*,*) pi() end !************************************************** ! Функция возвращает число
12. Вызов функции При вызове должны соответствовать: 1) тип функции и тип переменной, которой присваивается результат функции
13. Подпрограммы subroutine имя_подпрограммы ( формальные параметры ) типы формальных параметров типы внутренних переменных операторы описания исполняемые
14. Подпрограммы Подпрограмма печати прямоугольной таблицы символов * * * * * * * * * *
15. Подпрограммы !************************************************** ! Подпрограмма печати таблицы символов !************************************************** subroutine table(M,N,CH) !------------- формальные параметры --------------- integer M,N
16. Вызов подпрограммы Оператор call вызывает подпрограмму program sub call table(4,7,'*') end !************************************************** ! Подпрограмма печати таблицы
17. Внутренние переменные Внутренние переменные доступны и используются внутри процедур. Внутренние переменные получившие инициализацию являются статическими, т.е.
18. program static_var call sub() ! M = 1 call sub() ! M = 2 call sub()
19. Передача параметров Формальные параметры 1) входные, intent(in) 2) выходные, intent(out) 3) входные/выходные, intent(inout) subroutine sub(a,b,c) integer,
20. Вид связи intent(in) Принимают значение от соответствующего фактического параметра и не могут изменяться при выполнении процедуры.
21. Вид связи intent(out) Параметры передают свое значение соответствующему фактическому параметру и предназначены для вывода данных из
22. Вид связи intent(inout) Параметры могут как принимать значения от фактического параметра, так и передавать данные в
23. Optional параметры Атрибут optional устанавливает формальные параметры необязательными. Функция present проверяет присутствие необязательного параметра при вызове
24. Optional параметры program param_in real res res = logarithm(144.0,base = 12.0) write(*,*) res CONTAINS real function
25. Область видимости *Объекты описанные в головной программе доступны во внутренних процедурах, недоступны во внешних. Объекты описанные
26. Область видимости program region integer a, b; integer c, d ... contains ! ------------------------- subroutine sub
27. Область видимости program array integer, parameter :: M = 10 integer :: A(M) = [2,4,6,8,9,1,1,1,1,1] call
28. Оператор interface Почему при компиляции выдаётся ошибка ? program question write(*,*) middle(3.0,2.0) END real function middle(a,b)
29. Оператор interface interface тип имя_функции(формальные параметры) тип формальных параметров конец описания функции end interface Определяет явно
30. Оператор interface program question interface real function middle(a,b) real a,b end function middle end interface write(*,*)
31. Оператор return program break_function write(*,*) div(3,0) contains integer function div(a,b) integer a,b if (b == 0)
32. Процедуры как параметры Универсализация процедур. основная функция функции подставляемые вместо функции fun
33. Процедуры как параметры program param_funct external p, q, s write(*,*) f(0.5, p) ! p(x) - фактический
34. Процедуры как параметры real function p(x) ! ---------- функция p(x) real x p = sin(x)+x end
35. Процедуры как параметры Оператор external объявляет, что перечисленные внешние процедуры передаются как параметры. Если хотим передавать
36. Процедуры как параметры Оператор intrinsic объявляет, что перечисленные стандартные процедуры передаются как параметры. program param_funct intrinsic
37. Процедуры как параметры program param_funct interface real function p(x) real x end function p end interface
38. Рекурсивные процедуры Процедура вызывающая сама себя. recursive – объявление рекурсивной процедуры. Прямая рекурсия proc ---> proc
39. Рекурсивный вывод последовательности чисел. program recurse call Number(10) ! contains recursive subroutine Number(N) integer N write(*,*)
40. Результирующая переменная, предложение result. program fact write(*,*) factorial(10) contains recursive function factorial(p) result(k) integer, intent(in) ::
41. Чистые процедуры Чистые процедуры – процедуры без побочных эффектов program side_effect real :: s = 10.0
42. Чистые процедуры Ключевое слово pure объявляет процедуру чистой. Для чистых процедур характерно ① все формальные параметры
43. Чистые процедуры В операторе forall используются только чистые процедуры. PROGRAM PURE_FORALL real :: A(10) = -1.0
44. Элементные процедуры Элементные процедуры могут иметь в качестве фактических параметров как скаляры так и массивы. Элементные
46. Скачать презентацию

Слайд 2

Назначение процедур
Разбиение исходной задачи на подзадачи
Устранение дублирования кода
Повторное использование написанного кода
Библиотеки

готовых подпрограмм и функций
Раздельное написание программ

Слайд 3

Виды процедур
program имя
...
contains
внутренние процедуры
end
Головная
программа
module имя
...
contains
модульные процедуры
end module
Модули
subroutine или function
...
contains

внутренние процедуры
end

Внешние
процедуры

Слайд 4

Модульные процедуры
Описываются в модулях
после оператора contains.
Обладают явным интерфейсом.

Имеют доступ ко всем объектам модуля
(типы данных, переменные, внутренние процедуры)
при несовпадении имён
Могут содержать
другие внутренние процедуры.

Слайд 5

Внутренние процедуры
Описываются в головной программе
после оператора contains.
Обладают явным

интерфейсом.
Имеют доступ ко всем объектам
головной программы
(типы данных, переменные, внутренние процедуры) при несовпадении имён
Не могут содержать
другие внутренние процедуры.

Слайд 6

Внешние процедуры
Описываются отдельно от
головной программы или в других файлах.

Обладают неявным интерфейсом.
Обмен данными с головной программы происходит
посредством формальных параметров.
Могут содержать другие внутренние процедуры.

Слайд 7

Функции
тип function имя_функции (формальные
параметры)
типы формальных параметров
типы внутренних переменных
исполняемые операторы
имя_функции =

вычисленное значение
end function имя_функции

Результатом может выступать также переменная описанная в операторе result
после объявления функции.

Слайд 8

Функции
Пример.
Функция представлена тригонометрическим рядом
Тип функции – вещественный;
формальные параметры –
x -вещественный,

k -целый;
внутренние переменные – сумма (вещественный),
индекс суммирования (целый).

Слайд 9

!
! Функция f(x)
!
real function f(x,N)
!------------- формальные параметры ---------------
real x
integer

N
!------------- внутренние переменные --------------
real sum
integer k
!--------------------------------------------------
sum = 0.0d0
do k = 1,N
sum = sum + sin(k*x)/k
end do
f = sum ! результат присвоили имени функции
end function f

Функции

Слайд 10

Вызов функции
Вызов созданной функции
аналогичен вызову стандартной функции
program FX
real res

res = f(0.5, 100) ! вызов функции
write(*,*) res
end
!**************************************************
! Функция f(x)
!**************************************************
real function f(x,N)
...
end function f

фактические
параметры
0.5d0, 100

формальные
параметры
x, N

Слайд 11

Вызов функции
Вызов функции без параметров
program func2
write(,) pi()
end
!**************************************************
! Функция возвращает

число Пи
!**************************************************
real function pi()
pi = 2.0*acos(0.0)
end function pi

Слайд 12

Вызов функции
При вызове должны соответствовать:
1) тип функции и тип переменной,

которой присваивается результат функции
2) тип формальных и фактических параметров

Слайд 13

Подпрограммы
subroutine имя_подпрограммы ( формальные
параметры )
типы формальных параметров
типы внутренних переменных
операторы

описания
исполняемые операторы
end subroutine имя_подпрограммы

Слайд 14

Подпрограммы
Подпрограмма печати
прямоугольной таблицы символов
* * * * * * *

*
* * * * * * * *
* * * * * * * *

формальные параметры –
M, Т (целый), CH (символьный);
внутренние переменные –
индексы таблицы (целый).

Слайд 15

Подпрограммы
!
! Подпрограмма печати таблицы символов
!
subroutine table(M,N,CH)
!------------- формальные параметры ---------------
integer M,N

character CH
!------------- внутренние переменные --------------
integer i,j
!--------------------------------------------------
do k = 1,M
do j = 1,N
write(*,"(A,\)") CH
end do
write(*,*)
end do
end subroutine table

Слайд 16

Вызов подпрограммы
Оператор call вызывает подпрограмму
program sub
call table(4,7,'*')
end
!**************************************************
! Подпрограмма печати

таблицы символов
!**************************************************
subroutine table(M,N,CH)
!------------- формальные параметры ---------------
...
end subroutine table

соответствие
фактических
и формальных
параметров

Слайд 17

Внутренние переменные
Внутренние переменные
доступны и используются внутри процедур.
Внутренние
переменные получившие инициализацию

являются статическими,
т.е. память выделяется на этапе компиляции
(неявно обладают атрибутом static).
Атрибут automatic устанавливает
переменные автоматическими,
т.е. память выделяется во время работы программы.

Слайд 18

program static_var
call sub() ! M = 1
call sub() !

M = 2
call sub() ! M = 3
end
subroutine sub()
integer :: M = 0
M = M + 1
write(*,*) M
end subroutine sub

program static_var
call sub() ! M = 1
call sub() ! M = 1
call sub() ! M = 1
end
subroutine sub()
integer , automatic :: M
M = 0
M = M + 1
write(*,*) M
end subroutine sub

Внутренние переменные

Слайд 19

Передача параметров
Формальные параметры
1) входные, intent(in)
2) выходные, intent(out)
3) входные/выходные, intent(inout)
subroutine sub(a,b,c)
integer,

intent(in) :: a
real, intent(out) :: b
character, intent(inout) :: c
...
end subroutine sub

По умолчанию все параметры имеют атрибут inout, т.к. передаются по ссылке.

Слайд 20

Вид связи intent(in)
Принимают значение от
соответствующего фактического параметра
и не могут

изменяться при выполнении процедуры.
Соответствующими
фактическими параметрами могут быть
выражения, переменные, значения, константы.

program param_in
call sub(100)
end
subroutine sub(a)
integer, intent(in) :: a ! входной параметр
...
end subroutine sub

Слайд 21

Вид связи intent(out)
Параметры передают свое значение
соответствующему фактическому параметру и предназначены

для вывода данных из процедуры.
Соответствующий фактический параметр
должен быть переменной.

program param_out
call sub(100) ! ошибка, ожидалась переменная
end
subroutine sub(a)
integer, intent(out) :: a ! выходной параметр
...
end subroutine sub

Слайд 22

Вид связи intent(inout)
Параметры могут как принимать
значения от фактического параметра,
так

и передавать данные в фактический параметр.
Соответствующие фактические параметры должны быть переменными.

program param_inout
integer :: q = 80
call sub(q)
end
subroutine sub(a)
integer, intent(inout) :: a ! входной/выходной
... ! параметр
end subroutine sub

Слайд 23

Optional параметры
Атрибут optional устанавливает
формальные параметры необязательными.
Функция present проверяет присутствие необязательного

параметра при вызове процедуры.
При отсутствии проверки функцией present возможны ошибки выполнения для параметров с
видом связи intent(out, inout).
Процедура должна иметь явный интерфейс.

Слайд 24

Optional параметры
program param_in
real res
res = logarithm(144.0,base = 12.0)
write(,)

res
CONTAINS
real function logarithm(a, base)
real, intent(in) :: a
real, intent(in), optional :: base
if (present(base)) then
logarithm = log(a)/log(base)
else
logarithm = log10(a)
end if
end function logarithm
END

Слайд 25

Область видимости
*Объекты описанные в головной программе доступны во внутренних процедурах, недоступны

во внешних.
Объекты описанные во внутренней, внешней процедурах доступны только в них самих.
При совпадении имен объектов головной программы и внутренней или внешней процедур,
объекты являются разными.

*Объекты – переменные, типы данных, внутренние процедуры
(для головной программы или внешней процедуры)

Слайд 26

Область видимости
program region
integer a, b; integer c, d
...
contains !

-------------------------
subroutine sub (a,b)
integer q, p
...
end subroutine sub
END
! **********************************
subroutine proc(a,b)
integer a, b; integer c, d
contains
subroutine small(a,b)
integer f, q
...
end subroutine small
end subroutine proc

Слайд 27

Область видимости
program array
integer, parameter :: M = 10
integer ::

A(M) = [2,4,6,8,9,1,1,1,1,1]
call PrintArray()
contains
subroutine PrintArray() ! нет формальных параметров
integer k ! доступ к массиву A
do k = 1,M ! из головной программы
write(*,"(i6,\)") A(k)
end do
write(*,*)
end subroutine PrintArray
END

Слайд 28

Оператор interface
Почему при компиляции выдаётся ошибка ?
program question
write(,) middle(3.0,2.0)
END
real function

middle(a,b)
real a,b
middle = (a+b)/2
end function middle

По умолчанию тип функции middle – целый.
Функция объявлена как вещественная,
но головная программа об этом "не знает".
Как указать головной программе
про тип функции middle ?

Слайд 29

Оператор interface
interface
тип имя_функции(формальные параметры)
тип формальных параметров
конец описания функции
end

interface

Определяет явно заданный интерфейс.
Используется для внешних процедур.
Внутренние процедуры обладают явно заданным интерфейсом.

Слайд 30

Оператор interface
program question
interface
real function middle(a,b)
real a,b
end function middle
end

interface
write(*,*) middle(3.0,2.0)
END
real function middle(a,b)
real a,b
middle = (a+b)/2
end function middle

Исправленная версия программы

Слайд 31

Оператор return
program break_function
write(,) div(3,0)
contains
integer function div(a,b)
integer a,b
if (b

== 0) then
div = 0
write(*,*) "ERROR divided by zero"
return
else
div = a/b
end if
end function div
END

Вернуть управление вызывающей
процедуре или головной программе.

Слайд 32

Процедуры как параметры
Универсализация процедур.
основная функция
функции подставляемые
вместо функции fun

Слайд 33

Процедуры как параметры
program param_funct
external p, q, s
write(,) f(0.5, p) !

p(x) - фактический параметр
write(*,*) f(0.7, q) ! q(x) - фактический параметр
write(*,*) f(1.2, s) ! s(x) - фактический параметр
end
!********************************
real function q(x) ! ---------- функция q(x)
real x
q = x-cos(x)
end function q
real function s(x) ! ---------- функция s(x)
real x
s = sqrt(x)+x
end function s

Слайд 34

Процедуры как параметры
real function p(x) ! ---------- функция p(x)
real x
p

= sin(x)+x
end function p
real function f(x, fun)
interface ! --- явный интерфейс для внешних функций
real function fun(x)
real x
end function fun
end interface
real x
integer k
f = 0.0
do k = 1,100
f = fun(REAL(k))*x**k+f
end do
end function f

Слайд 35

Процедуры как параметры
Оператор external объявляет, что перечисленные внешние процедуры передаются как

параметры.

Если хотим передавать стандартные функции как параметры, то нет смысла писать

program param_funct
external mysin
write(*,*) f(0.5, mysin)
end
!********************************
real function mysin(x) ! ---------- функция q(x)
real x
q = sin(x)
end function mysin

Слайд 36

Процедуры как параметры
Оператор intrinsic объявляет, что перечисленные стандартные процедуры передаются как

параметры.
program param_funct
intrinsic sin
write(*,*) f(0.5, sin)
end
...

Вместо указания функции в операторе external можно использовать блок interface.

Слайд 37

Процедуры как параметры
program param_funct
interface
real function p(x)
real x
end

function p
end interface
interface
real function f(x, fun)
interface
real function fun(x)
real x
end function fun
end interface
real x
end function
end interface
...

интерфейс
формального параметра-функции

интерфейс
фактического параметра-функции

Слайд 38

Рекурсивные процедуры
Процедура вызывающая сама себя.
recursive – объявление рекурсивной процедуры.
Прямая рекурсия
proc

---> proc ---> proc --->
Косвенная рекурсия
proc ---> sub ---> proc ---> sub --->

Обязательна проверка окончания
рекурсивного вызова.

Слайд 39

Рекурсивный вывод последовательности чисел.
program recurse
call Number(10) !
contains
recursive subroutine Number(N)
integer N

write(*,*) " N = ", N
if (N == 1) return ! точка останова
call Number(N-1) ! рекурсивный вызов
end subroutine Number
end

Рекурсивные процедуры

Слайд 40

Результирующая переменная, предложение result.
program fact
write(,) factorial(10)
contains
recursive function factorial(p) result(k)

integer, intent(in) :: p
integer k
if (p == 1) then
k = 1
else
k = p * factorial(p - 1)
end if
end function
end

Рекурсивные процедуры

Слайд 41

Чистые процедуры
Чистые процедуры – процедуры
без побочных эффектов
program side_effect
real ::

s = 10.0
write(*,*) (f(s)+f(s))/2.0 ! ожидалось 100
! результат 110.5
contains
real function f(x)
real x
f = x*x
x = x+1
end function f
end

Слайд 42

Чистые процедуры
Ключевое слово pure объявляет процедуру чистой.
Для чистых процедур характерно
①

все формальные параметры функций имеют вид связи intent(in);
② все формальные параметры подпрограмм имеют вид связи intent(in, out или inout);
③ локальные переменные не имеют атрибут save, не могут быть инициализированы в операторах объявления.
④ отсутствуют операторы В/В, stop.

Все встроенные функции являются чистыми.

Слайд 43

Чистые процедуры
В операторе forall используются только
чистые процедуры.
PROGRAM PURE_FORALL
real :: A(10)

= -1.0
integer i
forall (i = 1:5, A(i) < 0)
A(i) = F(A(i))
end forall
contains
real pure function f(x)
real, intent (in) :: x
f = x*x
end function f
END

Слайд 44

Элементные процедуры
Элементные процедуры могут иметь в качестве фактических параметров как скаляры

так и массивы.

Элементные функции – чистые функции, имеющие только скалярные формальные параметры
с видом связи intent(in).
Фактическими параметрами могут быть согласованные массивы.

Пример.
Функции sin, cos, exp, abs - элементные.
Можно записывать:
sin(2.0), sin(a), где a – скаляр
cos(B), abs(A), где A, B - массивы

Процедуры. Назначение процедур

Содержание

Назначение процедурРазбиение исходной задачи на подзадачиУстранение дублирования кодаПовторное использование написанного кодаБиблиотеки

Виды процедурprogram имя...contains внутренние процедурыendГоловнаяпрограммаmodule имя...contains модульные процедурыend moduleМодулиsubroutine или function...contains

Модульные процедуры Описываются в модулях после оператора contains. Обладают явным интерфейсом.

Внутренние процедуры Описываются в головной программе после оператора contains. Обладают явным

Внешние процедуры Описываются отдельно от головной программы или в других файлах.

Функциитип function имя_функции (формальные параметры) типы формальных параметров типы внутренних переменных исполняемые операторы имя_функции =

ФункцииПример.Функция представлена тригонометрическим рядомТип функции – вещественный;формальные параметры – x -вещественный,

!**************************************************! Функция f(x)!**************************************************real function f(x,N)!------------- формальные параметры --------------- real x integer

Вызов функцииВызов созданной функции аналогичен вызову стандартной функцииprogram FX real res

Вызов функцииВызов функции без параметровprogram func2 write(*,*) pi() end!**************************************************! Функция возвращает

Вызов функции При вызове должны соответствовать:1) тип функции и тип переменной,

Подпрограммыsubroutine имя_подпрограммы ( формальные параметры ) типы формальных параметров типы внутренних переменных операторы

ПодпрограммыПодпрограмма печати прямоугольной таблицы символов* * * * * * *

Вызов подпрограммыОператор call вызывает подпрограммуprogram sub call table(4,7,'*') end!**************************************************! Подпрограмма печати

Внутренние переменныеВнутренние переменные доступны и используются внутри процедур.Внутренние переменные получившие инициализацию

program static_var call sub() ! M = 1 call sub() !

Передача параметровФормальные параметры1) входные, intent(in)2) выходные, intent(out)3) входные/выходные, intent(inout)subroutine sub(a,b,c) integer,

Вид связи intent(in)Принимают значение от соответствующего фактического параметра и не могут

Вид связи intent(out)Параметры передают свое значение соответствующему фактическому параметру и предназначены

Вид связи intent(inout)Параметры могут как принимать значения от фактического параметра, так

Optional параметрыАтрибут optional устанавливает формальные параметры необязательными.Функция present проверяет присутствие необязательного

Optional параметрыprogram param_in real res res = logarithm(144.0,base = 12.0) write(*,*)

Область видимости*Объекты описанные в головной программе доступны во внутренних процедурах, недоступны

Область видимостиprogram region integer a, b; integer c, d ...contains !

Область видимостиprogram array integer, parameter :: M = 10 integer ::

Оператор interfaceПочему при компиляции выдаётся ошибка ?program question write(*,*) middle(3.0,2.0)ENDreal function

Оператор interfaceinterface тип имя_функции(формальные параметры) тип формальных параметров конец описания функцииend

Оператор interfaceprogram questioninterface real function middle(a,b) real a,b end function middleend

Оператор returnprogram break_functionwrite(*,*) div(3,0)contains integer function div(a,b) integer a,b if (b

Процедуры как параметрыУниверсализация процедур.основная функцияфункции подставляемыевместо функции fun

Процедуры как параметры program param_functexternal p, q, swrite(*,*) f(0.5, p) !

Процедуры как параметрыreal function p(x) ! ---------- функция p(x)real x p

Процедуры как параметрыОператор external объявляет, что перечисленные внешние процедуры передаются как

Процедуры как параметрыОператор intrinsic объявляет, что перечисленные стандартные процедуры передаются как

Процедуры как параметрыprogram param_functinterface real function p(x) real x end

Рекурсивные процедурыПроцедура вызывающая сама себя.recursive – объявление рекурсивной процедуры.Прямая рекурсия proc

Рекурсивный вывод последовательности чисел.program recurse call Number(10) !containsrecursive subroutine Number(N)integer N

Результирующая переменная, предложение result.program fact write(*,*) factorial(10)contains recursive function factorial(p) result(k)

Чистые процедурыЧистые процедуры – процедуры без побочных эффектовprogram side_effect real ::

Чистые процедурыКлючевое слово pure объявляет процедуру чистой.Для чистых процедур характерно ①

Чистые процедурыВ операторе forall используются только чистые процедуры.PROGRAM PURE_FORALLreal :: A(10)

Элементные процедурыЭлементные процедуры могут иметь в качестве фактических параметров как скаляры

Похожие презентации