我用的是Intel Parallel Studio XE 2011和Microsoft Visual Studio 2010写的fortran程序,为什么出现错误

我用的是Intel Parallel Studio XE 2011和Microsoft Visual Studio 2010写的fortran程序,为什么出现错误,第1张

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Fortran源自于“公式翻译”(英语:FormulaTranslation)的缩写,是一种编程语言。

它是世界上最早出现的计算机高级程序设计语言,广泛应用于科学和工程计算领域。FORTRAN语言以其特有的功能在数值、科学和工程计算领域发挥着重要作用。

随着FORTRAN语言版本的不断更新和变化,语言不兼容性问题日益突出,语言标准化工作被提上了日程。

1962年5月:美国标准化协会(简称ANSI)着手进行FORTRAN语言标准化的研究工作。

1966年:ANSI正式公布了两个标准文本:美国国家标准FORTRAN(ANSI X3.9-1966)和美国国家标准基本FORTRAN(ANSI X3.10-1966),前者相当于FORTRAN Ⅳ,后者相当于FORTRANⅡ。基本FORTRAN是美国国家标准FORTRAN的一个子集,从而实现了语言的向下兼容,初步解决了语言的兼容性问题。

当G接近奇异时,有的奇异值较小,此时由于W中的元素相差过大,导致条件数极大,逆矩阵的计算误差较大,方程的解极不稳定。为了解决这个问题,维根斯(Wiggins)提出去掉较小的奇异值,用r×r矩阵We来代替W,从而有较稳定的广义逆[9]:

地球物理反演教程

其中:

地球物理反演教程

这样方程Gm=d就有广义逆解:

地球物理反演教程

下面以三个例子来说明如何使用奇异值分解程序[1]。

地球物理反演教程

下面程序段是维根斯法的具体实现步骤。用到两个子程序:奇异值分解子程序svdcmp和回代解线性方程组子程序svbksb。这两个子程序可以从Fortran power station 4.0中获得源程序。

首先调用svdcmp子程序进行奇异值分解,找到最大奇异值wmax然后设定最小奇异值和最大奇异值的比值界限ε(下面的程序令ε=10-6),从而设定了最小奇异值wmin=wmax*ε,如果原来矩阵W中有奇异值小于wmin,则令它为零最后调用子程序svbksb用近似的奇异值矩阵回代解线性方程组。

! 例1,2,3

usemsimsl

! parameter(mp=3,np=2)! 例3

! parameter(mp=2,np=3)! 例2

parameter(mp=1,np=2)! 例1

integerm,n,np,mp

reala(mp,np),X(np),d(mp),w(np),v(np,np),wmax,wmin

dataa/1,1/,d/2/ ! 例1

! dataa/1,0,1,0,0,1/,d/3,3/ ! 例2

! dataa/1,1,0,1,0,1/,d/3,1,1/! 例3

m=mp

n=np

! 对a进行奇异值分解

callsvdcmp(a,m,n,mp,np,w,v)

! SUBROUTINEsvdcmp(a,m,n,mp,np,w,v)

! INTEGERm,mp,n,np,NMAX

! REALa(mp,np),v(np,np),w(np)

! PARAMETER(NMAX=500)

!findmaximumsingularvalue

wmax=0.0

do13k=1,np

if(w(k).gt.wmax)wmax=w(k)

13 continue

! define"small"

wmin=wmax*(1.0e-6)

!zerothe"small"singularvalues

do14k=1,np

if(w(k).lt.wmin)w(k)=0.0

14 continue

write(*,*)'u'

doi=1,m

write(*,*)(a(i,j),j=1,n)

enddo

! 回代解方程

callsvbksb(a,w,v,m,n,mp,np,d,X)

!这时a就是u

!SUBROUTINEsvbksb(u,w,v,m,n,mp,np,b,x)

!INTEGERm,mp,n,np,NMAX

!REALb(mp),u(mp,np),v(np,np),w(np),x(np)

!PARAMETER(NMAX=500)

write(*,*)'v'

doi=1,np

write(*,*)(v(i,j),j=1,n)

enddo

write(*,*)'w'

doi=1,np

write(*,*)w(i)

enddo

write(*,*)'x'

write(*,*)(x(i),i=1,np)

end

用以上方法解式(4.1)就可以直接获得模型的解。当然一般来说写不出那样的数据方程,而是用泰勒公式近似的,所以用以上方法解第3章的最小二乘法的线性方程组公式(3.14),获得模型修改量,使反演的迭代过程可以稳定进行下去。

应用奇异值分解法并不要求系数矩阵为方阵,当G的维数M<N时,方程组Gm=d欠定,奇异值分解法得到的是最小长度解。当G的维数M>N时,方程组超定,得到最小方差解[1]。

[例1] m1+m2=2

这是一个欠定方程组。未知数个数大于方程个数,所以有无穷多个解,但是用奇异值分解法可以得到唯一解,这个解为最小长度解(解向量的长度最小)。

用上面程序解出m1=m2=0.999999≈1,从图4.1可知,符合[例1]方程的解有无穷多个,但是从原点到方程的直线的距离最小的点只有一个,这个点就是最小长度解。

图4.1 [例1]最小长度解示意图[1]

[例2]

这也是一个欠定方程组。用奇异值分解法也可以得到唯一最小长度解。

[例2]中第一个方程代表图4.2中FDCB所在的平面。第二个方程代表EDF所在的平面。这两个平面的相交线为FD所在的直线。FD直线上所有的点都是[例2]方程组的解。用奇异值分解法可以解出最小长度解(A点到原点的距离最小)。

图4.2 [例2]最小长度解示意图[1]

图4.3 [例3]最小方差解示意图

[例3]

地球物理反演教程

这是一个超定方程组,有2个未知数,3个方程,并且是一个矛盾方程组,因为无法同时满足3个方程,理论上这样的方程应该是无解的,但是奇异值分解法可以得到唯一解,即“最小方差解”。

图4.3所示黑点为奇异值分解法所得的“最小方差解”。它不满足[例3]中任何一个方程,但是它到每个方程所代表的直线的距离的平方和最小。


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