Fortran - 内積の計算！

[ プログラミング, 数学 ] [ Fortran ]

Fortran 95 でベクトルの内積を計算してみました。

0. 前提条件

  • LMDE 3 (Linux Mint Debian Edition 3; 64bit) での作業を想定。
  • GCC 6.3.0 (GFortran 6.3.0) でのコンパイルを想定。

1. ソースコードの作成

  • 組み込み関数を使用しない場合は、使用する場合の方をコメントアウト、使用しない場合の方をコメント解除すること。
inner_product.f95
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! ベクトルの内積を計算
!
! date          name            version
! 2018.08.14    mk-mode.com     1.00 新規作成
!
! Copyright(C) 2018 mk-mode.com All Rights Reserved.
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!
program inner_product
  implicit none
  integer :: i, dim
  real(kind=8), allocatable :: v1(:), v2(:)
  real(kind=8) :: tmp

  write (*,*) 'Input dimension:'
  read (*,*) dim

  allocate(v1(dim), v2(dim))  ! メモリ確保

  write (*,*) 'Input vector 1:'
  read (*,*) v1(1:dim)

  write (*,*) 'Input vector 2:'
  read (*,*) v2(1:dim)

  ! 組み込み関数を使用しない場合
  ! tmp = 0
  ! do i = 1, dim
  !   tmp = tmp + v1(i) * v2(i)
  ! end do
  !
  ! 組み込み関数を使用する場合
  tmp = dot_product(v1, v2)

  write (*,*) 'Inner product of v1 and v2 = ', tmp

  deallocate(v1, v2)  ! メモリ解放

  stop
end program inner_product

以下は、上記のコードをより Fortran らしく改良したもの。
（組み込み関数をしない場合と使用する場合の2通りで計算。ベクトルはコード内に記述。内積計算部分を関数化）

inner_product_2.f95
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! ベクトルの内積を計算(Ver.2)
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! date          name            version
! 2018.08.20    mk-mode.com     1.00 新規作成
!
! Copyright(C) 2018 mk-mode.com All Rights Reserved.
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!
program inner_product_2
  implicit none
  integer, parameter :: n = 3
  real(8) :: x(n) = (/ 1, 2, 3 /)
  real(8) :: y(n) = (/ 4, 5, 6 /)

  write (*,*) iprod(n, x, y)
  write (*,*) dot_product(x, y)  ! 組み込み関数で検算

  stop
contains
  ! 内積計算
  !
  ! :param(in)  integer(4) dim
  ! :param(in)  real(8) x(dim)
  ! :param(in)  real(8) y(dim)
  ! :return     real(8)
  real(8) function iprod(dim, x, y)
    implicit none
    integer, intent(IN) :: dim
    real(8), intent(IN) :: x(dim), y(dim)
    integer :: i

    iprod = 0
    do i = 1, dim
      iprod = iprod + x(i) * y(i)
    enddo
    return
  end function iprod
end program inner_product_2

2. ソースコードのコンパイル

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$ gfortran -o inner_product inner_product.f95

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$ gfortran -o inner_product_2 inner_product_2.f95

3. 動作確認

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$ ./inner_product
 Input dimension:
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 Input vector 1:
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 Input vector 2:
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 Inner product of v1 and v2 =    32.000000000000000

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$ ./inner_product_2
   32.000000000000000
   32.000000000000000

以上、