• Ускорители заряженных частиц
• Радиотехника и техника СВЧ
• Вакуумная техника и физ. электроника
• Электронные системы ускорителей
• Информ. системы ускорителей
• Инициативные разработки

6. ВВОД/ВЫВОД ДАННЫХ

6.1. Простейшие операции ввода/вывода

Любая работающая программа, преобразует исходные данные в конечный результат. Исходные данные считываются из файлов, ассоциированных с внешними устройствами, а затем обрабатываются и записываются в другие внешние файлы. В Фортране каждое устройство и файл, с которым взаимодействует программа, в смысле ввода/вывода, имеет идентификационный номер. Например, номер стандартного устройство ввода – клавиатуры, обычно «5», а номер стандартного устройства вывода – экрана монитора, обычно «6». Для устройства ввода/вывода «по умолчанию» в качестве номера используется «*» – символ «звездочка». Обычно устройствами ввода/вывода «по умолчанию» являются экран и клавиатура, хотя, в зависимости от настроек вычислительной системы, такими устройствами может оказаться все что угодно – от пылесоса до крылатой ракеты, если они управляются данным компьютером.

Для ввода данных в Фортране предусмотрен оператор READ, а для вывода – оператор WRITE. Для вывода данных на стандартное устройство чаще используется оператор PRINT, поскольку формат его записи предполагает, что устройство вывода предопределено.

Входные и выходные данные всегда имеют определенный вид или формат представления. Для правильного восприятия информации, как человеком, так и компьютером, имеет значение, представлены ли целые переменные со значениями «один», «два» и «три» на экран в виде «123» или «1^^2^^3» (через пробелы). Поскольку при написании программы внимание разработчика чаще всего сосредоточено на правильной реализации вычислительного алгоритма, то для ввода/вывода данных предусмотрен формат по умолчанию, обозначаемый «*» (звездочкой).

Таким образом «умолчание «, в отношении ввода/вывода данных, подразумевает соглашение относительно стандартного устройства и формата ввода и вывода данных – именно этот вариант ввода/вывода используется в большинстве примеров программ данного учебного пособия. Соответствующие операторы Фортрана приведены в Таблице 6.1.

Таблица 6.1. Варианты операторов ввода/вывода под управлением списка

В операторах READ(*,*) и WRITE(*,*) в круглых скобках, через запятую записаны две «звездочки» – первая означает выбор устройства по умолчанию. Если не оговорено иное, то для ввода по умолчанию используется клавиатура, а для вывода – экран монитора. Вторая «звездочка» имеет тот же смысл, что и единственная «звездочка» в операторах READ* и WRITE* – она означает выбор правил «по умолчанию» в отношении формата ввода или вывода данных. Это сигнал компилятору, что программисту лень или некогда думать о формате представления результатов, и ему (компилятору Фортрана) придется взять это на себя. Формат ввода/вывода по умолчанию будет зависеть от типа вводимых или выводимых элементов, записанных в виде списка – проще говоря, перечисленных через запятую – поэтому такой вариант ввода/вывода еще называют вводом/ выводом под управлением списка.

Список ввода/вывода начинается сразу после закрытия круглых скобок для READ(*,*) и WRITE(*,*) или через запятую после единственной «звездочки» для READ* и WRITE*. В список могут присутствовать скаляры и массивы всех встроенных и производных типов, включая переменные, буквальные и именованные константы и выражения.

Наиболее распространен вывод данных под управлением списка, когда числовые данные сопровождаются текстом, в виде текстовых буквальных констант (Пример 6.1).

Пример 6.1. Простейший вывод данных под управлением списка.

program DATAOUT
integer, parameter :: N=3
real:: X=1., Y=2., Z=3.
print*, ″Вывод значений  N=″, N, “переменных:”
print*, ″X=″, X, ″Y=″, Y, ″Z=″, Z 
end
	

Вывод данных под управлением списка визуально понятен, но не слишком презентабелен:

Вывод значений N= 3 переменных:

X= 1.0000000 Y= 2.0000000 Z= 3.0000000

Для управления отступами, пробелами и количеством знаков необходимо использовать форматный вывод данных (п. 6.1).

В отношении рассмотренного примера необходимо сделать несколько замечаний. Начинающие программисты, приступающие к программированию на Фортране, иногда считают, что при выводе переменной X, перед ней нужно обязательно писать «X=«, что здесь есть какая-то связь. Смысловая связь действительно существует, но она в голове программиста, а не в списке оператора PRINT, которому безразлично, будет ли это текст «X=» или «X равно» или же это будет «Hello, World!» или не будет вообще никакого текста. Оператор PRINT просто выводит на экран все элементы, указанные ему в списке вывода, и текстовая буквальная константа «X=» такой же равноценный и независимый элемент этого списка, как имя вещественной переменной X.

При вводе данных под управлением списка (Пример 6.2) после запуска программы у начинающих программистов порой складывается впечатление, что компьютер «завис» – на темном экране виден только мигающий курсор – но это и есть приглашение к вводу данных. Данные вводятся подряд, в одну строку, через пробел или через запятую. При этом количество вводимых данных в списке ввода должно соответствовать количеству данных введенных с клавиатуры.

Пример 6.2. Простейший ввод данных под управлением списка.

program DATAIN
integer:: X
integer, dimension (2, 2) :: A
read*, X, A
print*, ″X=″, X, ″A=″, A
end
	

В представленном примере один оператор READ осуществляет ввод с клавиатуры скалярной переменной X и массива A из четырех элементов. Соответственно, после запуска программы необходимо ввести с клавиатуры 5 целых чисел, через пробел или запятую. Также можно подтверждать ввод каждого числа клавишей «Enter» – при этом для завершения ввода необходимо пять чисел – только тогда оператор READ завершит свою работу.

Объекты производных типов данных вводятся и выводятся как последовательность значений элементов, составляющих структуру объекта. О вводе/выводе массивов речь идет в (п. 6.3).

Copyright © Кафедра Электрофизических установок МИФИ, 2016 - 2024