面试题：Fortran中如何实现与HDF5数据格式交互读取特定数据集

Question

假设已有一个HDF5文件，里面包含多个数据集，其中一个数据集名称为'data_set1'，数据类型为实数型数组。请用Fortran语言编写代码，实现打开该HDF5文件，并读取'data_set1'数据集到Fortran的数组变量中。要求写出必要的HDF5库调用函数及Fortran数组声明等关键代码片段。

Answer 1

program read_hdf5_dataset
    use hdf5
    implicit none

    integer(HID_T) :: file_id, dataset_id
    integer :: ierr
    integer, parameter :: rank = 1
    integer(HID_T) :: dataspace_id
    integer(HSIZE_T) :: dims(1)
    real :: data(:), data_set1(:)

   ! 打开HDF5文件
    call h5fopen_f('your_file.hdf5', H5F_ACC_RDONLY_F, file_id, ierr)
    if (ierr /= 0) then
        print *, '无法打开HDF5文件'
        stop
    end if

   ! 打开数据集
    call h5dopen_f(file_id, 'data_set1', dataset_id, ierr)
    if (ierr /= 0) then
        print *, '无法打开数据集'
        call h5fclose_f(file_id, ierr)
        stop
    end if

   ! 获取数据集的空间
    call h5dget_space_f(dataset_id, dataspace_id, ierr)
    if (ierr /= 0) then
        print *, '无法获取数据集空间'
        call h5dclose_f(dataset_id, ierr)
        call h5fclose_f(file_id, ierr)
        stop
    end if

   ! 获取数据集的维度
    call h5sget_simple_extent_dims_f(dataspace_id, dims, dims, ierr)
    if (ierr /= 0) then
        print *, '无法获取数据集维度'
        call h5sclose_f(dataspace_id, ierr)
        call h5dclose_f(dataset_id, ierr)
        call h5fclose_f(file_id, ierr)
        stop
    end if

   ! 分配内存
    allocate(data_set1(dims(1)))

   ! 读取数据集到数组
    call h5dread_f(dataset_id, H5T_NATIVE_REAL, data_set1, dims, ierr)
    if (ierr /= 0) then
        print *, '无法读取数据集'
    end if

   ! 关闭相关资源
    call h5sclose_f(dataspace_id, ierr)
    call h5dclose_f(dataset_id, ierr)
    call h5fclose_f(file_id, ierr)

    deallocate(data_set1)
end program read_hdf5_dataset

上述代码使用Fortran结合HDF5库，实现了打开HDF5文件并读取其中名为data_set1的数据集到Fortran数组变量中。

1. 库的使用：通过use hdf5引入HDF5库。
2. 文件打开：使用h5fopen_f函数以只读方式打开HDF5文件。
3. 数据集打开：利用h5dopen_f函数打开指定名称的数据集。
4. 数据集空间与维度获取：通过h5dget_space_f获取数据集空间，h5sget_simple_extent_dims_f获取数据集维度。
5. 内存分配与数据读取：根据数据集维度分配数组内存，使用h5dread_f将数据读取到数组中。
6. 资源关闭：最后关闭数据集、数据集空间和HDF5文件，并释放分配的数组内存。