存储要沿所有维度操作的多维数组

Question

前言

我正在编写的 Fortran 程序应该根据 ndims 处理 1D、2D 和 3D 问题，它可以是 1、2 或 3，并且是从输入文件中读取的。

在这些情况下，感兴趣的 quantity/ies 可以存储在数组中（一个可以命名为 phi）

排名 dims（ALLOCATABLE(:) 或 ALLOCATABLE(:,:) 或 ALLOCATABLE(:,:,:)），
或在秩为 3 的数组中（ALLOCATABLE(:,:,:) 二维中第三维设置为 1 或一维中第二维和第三维均设置为 1）；

这两种情况在 this answer 中都有很好的解释。第一种方法对我来说似乎更优雅，但在下文中我假设第二种方法，这绝对更简单。

这些量必须由几个子程序（例如mysub）沿着ndims维度（沿着"pencils"应该给出一个图形的想法）进行操作，所以我应该调用一些东西喜欢

SELECT CASE (ndims)

! 3D case
CASE (3)
  DO j = ...
    DO k = ...
      CALL mysub(phi(:,j,k))
    END DO
  END DO
  DO i = ...
    DO k = ...
      CALL mysub(phi(i,:,k))
    END DO
  END DO
  DO i = ...
    DO j = ...
      CALL mysub(phi(i,j,:))
    END DO
  END DO

! 2D case
CASE (2)
  DO j = ...
    DO k = ...
      CALL mysub(phi(:,j,1))
    END DO
  END DO
  DO i = ...
    DO k = ...
      CALL mysub(phi(i,:,1))
    END DO
  END DO

! 1D case
CASE (1)
  DO j = ...
    DO k = ...
      CALL mysub(phi(:,1,1))
    END DO
  END DO
END SELECT

真题

任何人都可以建议我（或帮助我设计！）一种不同的存储方式 phi（可能涉及派生数据类型？）以便我可以按如下方式折叠前面的代码？

DO id = 1, ndims
  CALL mysub2(phi,id)
END DO

（这里mysub2作用于mysub的位置。）

所以问题是我应该如何存储 phi，以便我可以用第二个代码替换第一个代码？

也许我可以 return 前言并决定遵循第 1 点，在这种情况下编写通用接口会更容易。我认为，这只是 "hide" 正是 SELECT CASE 会做的事情的一种方式。这两个 (SELECT CASE/generic INTERFACE) 中哪个更有效？

这是解决这个问题的唯一两种方法吗？

Answer 1

您可能想要这样的东西：

program test

   integer :: j,ndims
   integer :: n ! rank of each dimension, could also be read from input an allocated separately

   type arr
      real(8) :: x(n) ! one array for each dimension
   end type

   type(arr),allocatable :: phi

   read(*,*) ndims
   allocate(phi(ndims))

   do j=1,ndims
      call mysub(phi(j)%x) ! acts on the array in dimension j
   end do

contains

   subroutine mysub(x)
   ...
   end subroutine

end program

Answer 2

也许我理解错了，但我认为具体问题的答案是根本不对phi的存储或声明进行任何更改。

在原始代码中，三维数据（将数据的秩与用于存储数据的数组的秩区分开来）沿第一维切片处理，然后是第二维，然后是第三维。二维数据按第一个处理，然后是第二个，一维数据只按第一个处理。

所以随着 id 从 1 到数据中的维数，考虑以下 mysub2 的实现：

SUBROUTINE mysub2(phi, id)
  TYPE(pink_elephant), INTENT(IN) :: phi(:,:,:)
  INTEGER, INTENT(IN) :: id

  INTEGER :: i, j, k

  SELECT CASE (id)
  CASE (1)
    DO j = ...
      DO k = ...
        CALL mysub(phi(:,j,k))
      END DO
    END DO

  CASE (2)
    DO i = ...
      DO k = ...
        CALL mysub(phi(i,:,k))
      END DO
    END DO

  CASE (3)
    DO i = ...
      DO j = ...
        CALL mysub(phi(i,j,:))
      END DO
    END DO

  END SELECT
END SUBROUTINE mysub2

~~

通用接口总是可以在 "compile time" 处解析 - 将由特定 CALL 语句或函数引用调用的特定过程（非类型绑定）或绑定（类型绑定）可以通过查看来确定在代码中的声明处。

如果您遇到 "runtime" 信息会影响过程选择的情况，那么必须有一些其他的可执行机制，除了泛型解析之外或附加到泛型解析中播放 - if 语句、select 案例、动态调度等

因此，询问通用解决方案是否比可执行决策更有效并没有特别的意义——它们是不同的东西。

存储要沿所有维度操作的多维数组

store multi dimensional arrays to be operated on along all the dimensions

multidimensional-array

fortran

storage