配列
次のプログラムはキーボードから5つの整数を読み込んで平均値を計算します。
program work0601 implicit none integer :: n1, n2, n3, n4, n5 write(*,*) 'Input N1:' read(*,*) n1 write(*,*) 'Input N2:' read(*,*) n2 write(*,*) 'Input N3:' read(*,*) n3 write(*,*) 'Input N4:' read(*,*) n4 write(*,*) 'Input N5:' read(*,*) n5 write(*,*) 'Mean = ', (n1 + n2 + n3 + n4 + n5) / 5.0d+0 stop end program work0601
読み込む数字が5ではなく100だったらどうなるでしょう． 数字を記憶しておくために100個の変数を用意するは大変です．
このような場合に役に立つのが「配列 (array)」です． 配列は同じ型の変数の集まりを「添字（そえじ）」と呼ばれる番号で管理します． 配列は次のように宣言します．
integer :: nx(5)
この宣言によって nx は integer 型の変数が5個集まった配列となります．
配列の各要素は，配列の名前に続けて ( ) の中に番号を入れて，
nx(1), nx(2), nx(3), nx(4), nx(5) と表します．
この番号のことを「添字」といいます．
添字は通常，先頭から順に 1, 2, 3, … となります。
5つの要素を持つ配列 nx ┌─┬─┬─┬─┬─┐ │１│２│３│４│５│ └─┴─┴─┴─┴─┘
配列は同一の型を持つ変数の集合です． 配列 nx のどの要素も integer 型の変数であることに注意しましょう．
配列と do 文
5つの要素をもつ integer 型の配列を用意し，先頭から順に 1, 2, 3, 4, 5 を代入して，平均値を表示するプログラムを以下に示します．
program work0602 implicit none integer :: nx(5) ! 配列の宣言 nx(1) = 1 nx(2) = 2 nx(3) = 3 nx(4) = 4 nx(5) = 5 write(*,*) (nx(1) + nx(2) + nx(3) + nx(4) + nx(5)) / 5.0d+0 stop end program work0602
このプログラムを do 文を使って書き換えると次のようになります．
program work0603 implicit none integer :: nx(5), i do i = 1, 5 nx(i) = i end do write(*,*) (nx(1) + nx(2) + nx(3) + nx(4) + nx(5)) / 5.0d+0 stop end program work0603
練習問題
5つの要素をもつ integer 型の配列を用意し，先頭から順に 11, 12, 13, 14, 15 を代入して，平均値を表示するプログラムを作成せよ． do 文を利用すること．
配列の初期化
変数を宣言する際は，明らかに必要のない場合（do 変数など）を除いて初期化すべきです． 変数と同様に，配列も宣言時に初期化することができます． 次の例では，配列の各要素を順に 1, 2, 3, 4, 5 で初期化しています．
program work0605 implicit none integer :: nx(5) = (/ 1, 2, 3, 4, 5 /) ! 配列の初期化 integer :: i do i = 1, 5 write(*,*) nx(i) end do stop end program work0605
(/ 1, 2, 3, 4, 5 /) のことを「配列生成子」といいます．
また，配列のすべての要素を，あるひとつの値で初期化する場合は，代入文を使って
integer :: nx(5) = 0 ! すべての要素を 0 にする
と書くことができます．
練習問題
5つの要素をもつ integer 型の配列を用意し，先頭から順に 3, 1, 4, 1, 5 で初期化して， 値を表示するプログラムを作成せよ． do 文を利用すること．
配列に値を読み込む
配列の各要素にキーボードから値を読み込み，それを表示するプログラムを示します． 値を読み込むために read 文を利用するのは通常の変数の場合とまったく同様です．
program work0607 implicit none integer :: nx(5), i do i = 1, 5 write(*,*) 'Input nx(', i, ')' read(*,*) nx(i) end do do i = 1, 5 write(*,*) i, nx(i) end do stop end program work0607
次のようにして，配列に一度に値を読み込むことができます．
program work0608 implicit none integer :: nx(5), i write(*,*) 'Input nx(1:5)' read(*,*) nx(1:5) do i = 1, 5 write(*,*) i, nx(i) end do stop end program work0608
read(*,*) nx(1:5) は次と同じ意味になります．
read(*,*) nx(1), nx(2), nx(3), nx(4), nx(5)
キーボードから値を入力するときは，5つの数字を空白で区切って1行にまとめましょう．
% ./a.out Input nx(1:5) 1 2 3 4 5
配列を逆順に並び替える
配列の値を先頭から順に読み込み，それを逆順に並び替えることを考えてみましょう． nx(1) から nx(5) までの5つの要素を並び替えるには
nx(1) と nx(5) を交換 nx(2) と nx(4) を交換
という作業が必要です． これをプログラムにすると次のようになります．
program work0609 implicit none integer :: nx(5), i, tmp write(*,*) 'Input nx(1:5)' read(*,*) nx(1:5) ! 逆順に並び替える do i = 1, 2 tmp = nx(i) nx(i) = nx(6-i) nx(6-i) = tmp end do do i = 1, 5 write(*,*) i, nx(i) end do stop end program work0609
2つの変数の値を交換するのに
x = y y = x
としてはいけません（x も y も，もとの y の値になってしまいます）． ひとつ余分な変数（上の例では tmp）を用意して
tmp = x ! x の値を tmp に保存 x = y ! x に y の値を代入 y = tmp ! y に保存しておいた x の値を代入
とする必要があります．
練習問題
work0609 を書き換えて，配列の要素数を 8 に変更せよ．
配列のコピー
ある配列を別の配列にコピーするには2つの方法があります．
do 文を利用して要素ごとにコピーする方法
program work0611 implicit none integer :: nx(5) = (/ 1, 2, 3, 4, 5 /), ny(5) = 0 do i = 1, 5 ny(i) = nx(i) end do do i = 1, 5 write(*,*) ny(i) end do stop end program work0611
代入文を利用してコピーする方法
program work0612 implicit none integer :: nx(5) = (/ 1, 2, 3, 4, 5 /), ny(5) = 0 ny(1:5) = nx(1:5) ! 配列のコピー do i = 1, 5 write(*,*) ny(i) end do stop end program work0612
代入文を利用する場合，2つの配列の要素数が等しいときは，添字の範囲を省略することができます．
ny = nx
ただし，この書き方では nx, ny が配列なのか，あるいは通常の変数なのか， この部分をみただけでは区別できません． そこで，nx, ny が配列であることが一目でわかるように，
ny(1:5) = nx(1:5)
と書くほうがよいという意見もあります．
練習問題
work0612 を書き換えて，配列 nx の要素の並びを逆順に ny にコピーするプログラムを作成せよ．
最大値を見つける
次の例は，キーボードから5つの整数を入力し，その最大値を求めるプログラムです．
program work0614 implicit none integer :: nx(5), i, tmp write(*,*) 'Input 5 integers:' read(*,*) nx(1:5) ! 最大値を見つける tmp = nx(1) do i = 2, 5 if (nx(i) > tmp) tmp = nx(i) end do write(*,*) tmp stop end program work0614
最大値をみつけるために，仮の最大値として tmp に nx(1) の値を代入しておきます．
do ループを使って nx(2), nx(3), ..., nx(5) との大小比較を行い，
tmp より大きい値が見つかったら tmp = nx(i) によって tmp の値を更新します．
練習問題
work0614 を書き換えて，最小値を見つけるプログラムを作成せよ．
本日の課題
最小値・最大値を見つける
キーボードから5つの整数を入力し，最小値と最大値を同時に求めるプログラムを作成せよ．
平均値を求める
キーボードから5つの整数を入力し，その平均値を求めるプログラムを作成せよ．
ベクトルの内積
2つの3次元ベクトル x, y をキーボードから読み込み，内積 x.y を計算するプログラムを作成せよ。 x, y は real(8) 型の配列とする． 3次元ベクトルは要素数 3 の配列で表すことができる．
