请用Fortran写一个直接生成三维随机高斯分布的代码,并保存为.dat文件。
时间: 2024-04-12 14:31:16 浏览: 148
符合高斯分布的关于随机粗糙表面的生成代码
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以下是使用 Fortran 编写的直接生成三维随机高斯分布的代码,并将结果保存为.dat文件:
```fortran
program generate_gaussian_3d
implicit none
integer, parameter :: N = 1000 ! 生成的随机数数量
real(kind=8), parameter :: mu(3) = [0.0, 0.0, 0.0] ! 均值
real(kind=8), parameter :: sigma(3) = [1.0, 2.0, 3.0] ! 标准差
real(kind=8), dimension(N, 3) :: data ! 存储生成的随机数
integer :: i
call random_seed() ! 初始化随机数种子
! 生成随机数
call generate_gaussian_random_3d(data, mu, sigma)
! 保存为dat文件
call save_data_3d(data, 'gaussian_3d.dat')
end program generate_gaussian_3d
subroutine generate_gaussian_random_3d(data, mu, sigma)
implicit none
real(kind=8), dimension(:,:), intent(out) :: data ! 存储生成的随机数
real(kind=8), dimension(:), intent(in) :: mu, sigma ! 正态分布的参数
integer :: i
real(kind=8) :: u1, u2, u3, z1, z2, z3
do i = 1, size(data, 1)
call random_number(u1)
call random_number(u2)
call random_number(u3)
z1 = sqrt(-2.0 * log(u1)) * cos(2.0 * acos(-1.0) * u2)
z2 = sqrt(-2.0 * log(u1)) * sin(2.0 * acos(-1.0) * u2)
z3 = sqrt(-2.0 * log(u3)) * cos(2.0 * acos(-1.0) * u3)
data(i, 1) = mu(1) + sigma(1) * z1
data(i, 2) = mu(2) + sigma(2) * z2
data(i, 3) = mu(3) + sigma(3) * z3
end do
end subroutine generate_gaussian_random_3d
subroutine save_data_3d(data, file_name)
implicit none
real(kind=8), dimension(:,:), intent(in) :: data ! 存储要保存的数据
character(len=*), intent(in) :: file_name ! 文件名
integer :: i, j
integer, parameter :: N = size(data, 1)
integer, parameter :: unit_num = 10
open(unit=unit_num, file=file_name, status='replace')
do i = 1, N
do j = 1, 3
write(unit_num, '(F8.4)') data(i, j)
end do
end do
close(unit_num)
end subroutine save_data_3d
```
在这个代码中,`generate_gaussian_random_3d` 子程序使用直接生成高斯分布随机数的方法生成了三维的随机数。在每次循环中,通过调用 `random_number` 生成三个均匀分布的随机数 u1、u2 和 u3。然后,根据直接生成高斯分布的公式,计算出三个服从标准正态分布的随机数 z1、z2 和 z3。最后,根据给定的均值 mu 和标准差 sigma,计算出最终的服从高斯分布的随机数,并存储到 data 数组中。
`save_data_3d` 子程序用于将 data 数组中的数据保存为.dat文件。在每次循环中,将三维随机数的每个分量按照指定格式写入文件中。
请注意,这个示例中的标准差 sigma 是一个一维数组,可以为每个维度设置不同的标准差。保存的.dat文件将包含 N 行,每行包含三个数据,分别代表三个维度上的随机数。
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