Microsoft PowerPoint - 08 指针

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贰甚琛黄
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能源与动力工程学院目录指针 (Pointer) 陈斌第二节指针数组第四节指针的应用 Fortran 90/95 引入了指针的概念指针变量的声明方法为 : Fortran 语言中, 一个指针变量可以动态地指向某个数据对象, 或者说, 对此数据对象起了一个别名 Fortran 中的指针与 C 语言中的指针并不相同, 因为它并不代表一个变量在内部存储单元中的地址, 而是代表这个变量的别名,

1 能源与动力工程学院目录指针 (Pointer) 陈斌第二节指针数组第四节指针的应用 Fortran 90/95 引入了指针的概念指针变量的声明方法为 : Fortran 语言中, 一个指针变量可以动态地指向某个数据对象, 或者说, 对此数据对象起了一个别名 Fortran 中的指针与 C 语言中的指针并不相同, 因为它并不代表一个变量在内部存储单元中的地址, 而是代表这个变量的别名, 实质上它相当于 C 语言中的引用通过指针, 同一个变量存储单元可以通过多个变量名来进行访问类型说明, Pointer [::] 指针变量名列表类型说明可以是任何数据类型, 如 Integer, Real 或是用户自定义的派生类型等, 它表示该指针所指向的目标变量的数据类型 Pointer 为说明变量是指针属性的关键词能被指针指向的变量必须具有目标 (Target) 属性, 并且它应与指针具有相同的类型种别和维数 1

2 令指针变量指向一个具有目标属性的变量 : integer, pointer :: p! 声明 p 为一个指针, 其所指向的内存的数据类型为整型 integer, target :: a! 声明 a 为一个可以当成目标的变量 p => a! 将指针 p 指向变量 a 例 8-1 指针指向目标变量 PROGRAM PointerExample INTEGER, POINTER :: P! 声明一个可以指向整型的指针 INTEGER, TARGET :: A=1! 声明一个可以当成目标的变量 P=>A! 把指针 P 指向目标变量 A WRITE(*,*) P A = 2 WRITE(*,*) P P = 3! 改变指针 P 所指向的目标变量的内容给指针变量分配一块内存 : integer, pointer :: p! 声明 p 为一个指针, 其所指向的内存的数据类型为整型 ALLOCATE(P) DEALLOCATE(P)! 为指针变量分配内存! 使用完毕后释放内存例 8-2 为指针变量分配内存 PROGRAM PointerExample INTEGER,POINTER :: P, Q! 声明两个可以指向整数的指针 INTEGER,TARGET :: N = 5! 声明一个可以当成目标的整型变量 INTEGER :: M P => N! 把指针 P 指向目标变量 N Q => P! 把指针 Q 间接地指向目标变量 N Q = P + 1! 相当于 N=N+1 M = P + Q + N WRITE(*,*) "P=", P, ",Q=", Q, ",N=", N, ",M=", M ALLOCATE(P)! 为指向整型变量的指针分配空间 P = 4 Q = 3 M = P + Q + N WRITE(*,*) "P=", P, ",Q=", Q, ",N=", N, ",M=", M DEALLOCATE(P)! 释放内存 2

3 associated(pointer,[target]) 检查指针是否有设定指向, 返回值为逻辑值 REAL, POINTER :: pt1, pt2 REAL, TARGET :: t1, t2 LOGICAL :: test! undefined status null() Fortran 95 新增的函数, 会传回一个不能使用的内存地址 integer, pointer :: p=>null() 将指针初值指向一个不能使用的内存地址, 可以让 associated 函数判断不会出错 pt1 => t1! pt1 associated pt2 => t2! pt2 associated test = ASSOCIATED( pt1 )!.T. test = ASSOCIATED( pt2 )!.T.... NULLIFY( pt1 )! pt1 disassociated test = ASSOCIATED( pt1 )!.F. test = ASSOCIATED( pt1, pt2 )!.F. test = ASSOCIATED( pt2, TARGET=t2)!.T. test = ASSOCIATED( pt2, TARGET=t1)!.F. NULLIFY( pt1, pt2)! disassociated 第二节指针数组在声明具有指针属性的数组时, 须采用延迟形状数组形式 REAL,DIMENSION(:),POINTER ::X 将指针指向一个数组数组片段或数组元素动态分配一定的内存空间来使用例 8-3 指针指向数组数组段第二节指针数组 PROGRAM MAIN INTEGER,DIMENSION(:),POINTER :: A! 声明指针数组 INTEGER,TARGET :: P(5)=(/1,2,3,4,5/)! 声明目标数组 A=>P A=>P(1:3)! A(1)=>P(1), A(2)=>P(2), A(3)=>P(3) A=>P(1:5:2)! A(1)=>P(1), A(2)=>P(3), A(3)=>P(5) A=>P(5:1:-2)! A(1)=>P(5), A(2)=>P(3), A(3)=>P(1) A=>P(1:1)! A(1)=>P(1) 3

4 第二节指针数组例 8-4 从小到大逐渐递增的动态数组 PROGRAM TriangleArray TYPE ROW! 创建含有指针成员的派生类型 REAL,DIMENSION(:),POINTER :: R TYPE ROW INTEGER,PARAMETER :: N=5 TYPE(ROW),DIMENSION(N) :: T! 声明派生类型的矩阵 T 和 S INTEGER I DO I=1,N ALLOCATE(T(I)%R(1:I)) T(I)%R(1:I)=I WRITE(*,*) T(I)%R(1:I) DO! 为矩阵 T 的每行分配不同的存储单元! 为矩阵 T 的每行赋值! 输出下三角矩阵 T 指针变量可以作为参数在例程之间传递, 也可以作为函数的返回值当指针作为外部例程的参数时, 要调用这个例程需使用接口 INTERFACE 在声明指针参数时, 不需要使用 INTENT 属性当指针作为外部函数的返回值时, 要声明这个函数的使用接口 INTERFACE DO I=1,N DEALLOCATE(T(I)%R) DO! 释放分配给矩阵 T 每行的内存虚参具有 TARGET 属性实参可以是普通实参也可以是指针 ; 虚参具有指针属性, 实参必须是指针 program PointerArg integer ::a = 1, b = 2 call swap(a, b) print*, a, b contains subroutine swap(i, j) integer, target ::i, j integer temp end temp = i i = j j = temp end subroutine! 可以是一般变量 4

5 program PointerArg integer, pointer ::a, b! 也可以是指针 allocate(a, b) a = 1; b = 2 call swap(a, b) print*, a, b deallocate(a, b) contains subroutine swap(i, j) integer, target ::i, j integer temp temp = i i = j j = temp end subroutine end program PointerArg integer, pointer ::a, b allocate(a, b) a = 1; b = 2 call swap(a, b) print*, a, b deallocate(a, b) contains subroutine swap(i, j) integer, pointer ::i, j integer temp temp = i i = j j = temp end subroutine end! 必须是指针变量第四节指针的应用指针和普通变量作为虚参的差别 Program main Implicit None Real,Target::t=5 Real,Pointer::p,q p=>t q=>p Allocate(p) p=8 Call Swap(p, q) Print *, t, p, q Deallocate(p) Contains Subroutine Swap(a,b) Real, a,b,temp pointer:: a,b,temp if(a>=b) Then temp=a temp=>a a=b a=>b b=temp b=>temp End if End Subroutine End Program 指针变量可以作为参数在例程之间传递, 也可以作为函数的返回值由于在 Fortran 中不允许函数返回值有 ALLOCATABLE 属性, 但它却允许有 POINTER 属性, 因此, 可以用指针数组来代替动态数组作为函数的返回值当指针作为外部函数的返回值时, 要声明这个函数的使用接口 INTERFACE 5

6 PROGRAM FunPointer 例 8-5 函数返回指针变量 INTERFACE! 建立接口块 FUNCTION GETMIN(P) INTEGER,POINTER :: P(:) INTEGER,POINTER :: GETMIN FUNCTION GETMIN INTERFACE INTEGER,TARGET :: A(6)=(/10,15,8,25,9,20/) INTEGER,POINTER :: P(:) P=>A WRITE(*,"(A)") " 原来的数组为 :" WRITE(*,*) P WRITE(*,"(A)") " 其中最小值为 :" WRITE(*,*) GETMIN(P) FUNCTION GETMIN(P) INTEGER,POINTER :: P(:)! 声明函数的虚参为指针数组 INTEGER,POINTER :: GETMIN! 声明函数的返回值为指针 INTEGER I,J,TEMP DO I = 1, SIZE(P)-1 DO J = I+1,SIZE(P) IF(P(I)>P(J)) THEN TEMP = P(I) P(I) = P(J) P(J) = TEMP IF DO DO GETMIN=>P(1)! 函数的返回值指向指针数组中的最小数 or P? FUNCTION GETMIN 第四节指针的应用例 8-7 使用指针对派生数据类型排序指针的一个重要应用是解决像线形表树等数据结构的动态存储问题以线性表为例, 若采用数组顺序存储, 需要为数组声明足够的长度, 才能满足多种情况的要求 ; 在插入和删除操作时, 还须要移动大量的元素, 导致存储空间的浪费和存储效率的低下若采用链式存储, 可以根据实际情况为链表动态分配存储空间 ; 在插入和删除操作时, 也无须移动元素, 因此链表可以有效地节省存储空间, 执行插入删除等操作时又有较高的执行效率 6

E 从构成上看, 单链表节点的数据类型由数据域和指针域两部分组成 F A 7 8 6 G 1 2 3 H 5 4 C D F A 7 B E 3 8 11 9 Q H G 12 10 6 5 4 C D 数据域通常包含一个或多个数据项, 为了操作简便, 我们以单一的主键 ( 唯一标识一个节点的数据项 ) 代表数据域 ; 指针域则包含指向该节点自身的指针, 单链表的指针域有一个指针,

7 E 从构成上看, 单链表节点的数据类型由数据域和指针域两部分组成 F A G H 5 4 C D F A 7 B E Q H G C D 数据域通常包含一个或多个数据项, 为了操作简便, 我们以单一的主键 ( 唯一标识一个节点的数据项 ) 代表数据域 ; 指针域则包含指向该节点自身的指针, 单链表的指针域有一个指针, 指向其后续节点, 双链表有两个指针, 分别指向其前驱节点和后继节点利用 Fortran90 提供的派生类型和指针工具, 可以定义单链表节点 ( 或元素 ) 的逻辑结构, 如 : TYPE NODE INTEGER val TYPE(NODE), POINTER ::next TYPE 在存储结构上, 数组是按照元素下标依次存放在连续的存储单元中, 存储位置的相邻关系即代表元素的先后关系 ; 而链表结点的存储单元既可以是连续的, 也可以是不连续的, 元素 ( 或节点 ) 的存储位置通过链接指针来确定 7

8 单链表的基本操作, 包括链表的创建链表结点的插入链表结点的删除链表结点的释放链表的输出配置首节点 p1, 并将头指针指向首节点 ALLOCATE(P1) READ*, P1%VAL 1 ^ NULLIFY(P1%NEXT) 配置下一个节点 p2, 并将该节点连接到前一个节点 ( 即将前一个节点的指针指向该节点 ) ALLOCATE(P2) READ*, P2%VAL NULLIFY(P2%NEXT) 1 2 ^ P1%NEXT = P2 p1 P1 = P1%NEXT p1 单链表的遍历算法 : 从头到尾遍历每个节点 ( 尾结点的指针域为空 ), 输出节点值在表头插入 q%next=> =>q SUBROUTINE link_print() TYPE(NODE),POINTER ::, p p=> DO WHILE(ASSOCIATED(p))! 是否到达链尾 PRINT*, p%val p=>p%next DO SUBROUTINE 在表中插入 q%next=>p%next p%next=>q 8

9 删除表头 q=> =>q%next DEALLICATE(q) 删除表中节点 q=>p%next p%next=>q%next DEALLOCATE(q) p q Time(s) 结构数组邻接表 mesh number / 100 q 作业能源与动力工程学院上机作业 06 9

没有幻灯片标题

没有幻灯片标题指针作为函数参数 : 原因 : 1 需要修改一个或多个值,( 用 return 语句不能解决问题 ) 2 执行效率的角度使用方法 : 在函数原型以及函数首部中需要声明能够接受指针值的形参, 具体的写法为 : 数据类型 * 形参名如果有多个指针型形参, 则用逗号分隔, 例如 : void swap(int *p1, int *p2) 它说明了形参 p1 p2 是指向整型变量的指针在函数调用时,