面试题：Fortran在气象模型数据处理中的模块设计

module meteorological_data_module
    implicit none

    contains

    ! 读取气象数据文件的函数
    function read_meteorological_data(file_name) result(data)
        character(len=*), intent(in) :: file_name
        real, allocatable :: data(:)
        integer :: i, unit_num, stat

        open(newunit=unit_num, file=file_name, status='old', iostat=stat)
        if (stat /= 0) then
            print *, '无法打开文件:', file_name
            stop
        end if

        ! 先确定文件中的数据个数
        do while (.true.)
            read(unit_num, *, iostat=stat)
            if (stat != 0) exit
            i = i + 1
        end do
        rewind(unit_num)

        allocate(data(i))
        do i = 1, size(data)
            read(unit_num, *) data(i)
        end do

        close(unit_num)
    end function read_meteorological_data

    ! 对数据进行质量控制（去除异常值）的函数
    function quality_control(data, lower_bound, upper_bound) result(cleaned_data)
        real, intent(in) :: data(:)
        real, intent(in) :: lower_bound, upper_bound
        real, allocatable :: cleaned_data(:)
        integer :: i, j

        j = 0
        do i = 1, size(data)
            if (data(i) >= lower_bound .and. data(i) <= upper_bound) then
                j = j + 1
                if (j == 1) then
                    allocate(cleaned_data(j))
                    cleaned_data(j) = data(i)
                else
                    allocate(temporary(j))
                    temporary = cleaned_data
                    deallocate(cleaned_data)
                    allocate(cleaned_data(j))
                    cleaned_data(1:j - 1) = temporary
                    cleaned_data(j) = data(i)
                    deallocate(temporary)
                end if
            end if
        end do
    end function quality_control

    ! 将处理后的数据写入新文件的函数
    subroutine write_processed_data(file_name, data)
        character(len=*), intent(in) :: file_name
        real, intent(in) :: data(:)
        integer :: unit_num, i, stat

        open(newunit=unit_num, file=file_name, status='replace', iostat=stat)
        if (stat /= 0) then
            print *, '无法创建文件:', file_name
            stop
        end if

        do i = 1, size(data)
            write(unit_num, *) data(i)
        end do

        close(unit_num)
    end subroutine write_processed_data
end module meteorological_data_module

模块设计在整个气象数据处理流程中的优势：

模块化组织：将不同功能封装在模块中，使得代码结构清晰，每个函数专注于单一任务，易于理解、维护和扩展。例如，后续如果需要修改数据读取的格式，只需在 read_meteorological_data 函数中修改，而不会影响到其他功能。
代码复用：模块中的函数可以在不同的程序中复用。如果其他气象数据处理项目也需要类似的数据读取、质量控制和写入功能，可以直接引用该模块，减少重复开发。
增强可读性：每个函数的功能明确，调用时一目了然。在主程序中，通过调用模块函数可以很清晰地看到数据处理的流程，即先读取数据，然后进行质量控制，最后写入新文件。
便于团队协作：不同的开发人员可以分别负责模块中不同函数的开发和调试，提高开发效率。同时，模块的接口清晰，减少了团队成员之间的沟通成本。

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面试题：Fortran在气象模型数据处理中的模块设计

知识考点

面试题答案

模块设计在整个气象数据处理流程中的优势：