面试题：Fortran下HDF5数据格式复杂数据结构写入与读取

定义Fortran结构体和HDF5数据类型映射：
- 首先定义Fortran结构体，包含一个整数和一个长度为10的字符数组。
- 然后使用HDF5库函数来定义HDF5数据类型与Fortran结构体的映射。

! 定义Fortran结构体
type my_struct
    integer :: int_member
    character(len = 10) :: char_member
end type my_struct

! 假设我们要操作的数组大小
integer, parameter :: num_elements = 10
type(my_struct) :: my_array(num_elements)

! 以下是HDF5相关声明
use hdf5
implicit none

integer(HID_T) :: file_id, dataset_id, dataspace_id, mem_type_id, file_type_id
integer :: ierr

写入代码框架：
- 打开HDF5文件，如果文件不存在则创建。
- 定义数据集的空间和数据类型。
- 写入结构体数组到HDF5文件。

! 创建或打开HDF5文件
ierr = h5fcreate_f('test.h5', H5F_ACC_TRUNC_F, file_id)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to create file'
    stop
end if

! 创建数据集空间
ierr = h5screate_simple_f(1, [num_elements], dataspace_id)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to create dataspace'
    call h5fclose_f(file_id, ierr)
    stop
end if

! 定义Fortran内存中的数据类型
ierr = h5tcreate_f(H5T_COMPOUND_F, sizeof(my_struct), mem_type_id)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to create memory type'
    call h5sclose_f(dataspace_id, ierr)
    call h5fclose_f(file_id, ierr)
    stop
end if
ierr = h5tinsert_f(mem_type_id, 'int_member', 0, H5T_NATIVE_INTEGER, ierr)
ierr = h5tinsert_f(mem_type_id, 'char_member', &
                    sizeof(integer), H5T_FORTRAN_S1, ierr)
! 定义文件中的数据类型（可以和内存类型相同）
file_type_id = mem_type_id

! 创建数据集
ierr = h5dcreate_f(file_id, 'data', file_type_id, dataspace_id, dataset_id)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to create dataset'
    call h5tclose_f(mem_type_id, ierr)
    call h5sclose_f(dataspace_id, ierr)
    call h5fclose_f(file_id, ierr)
    stop
end if

! 写入数据
ierr = h5dwrite_f(dataset_id, mem_type_id, my_array, ierr)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to write data'
end if

! 关闭相关对象
call h5dclose_f(dataset_id, ierr)
call h5tclose_f(mem_type_id, ierr)
call h5sclose_f(dataspace_id, ierr)
call h5fclose_f(file_id, ierr)

读取代码框架：
- 打开已存在的HDF5文件。
- 打开数据集并读取数据到结构体数组。

! 打开HDF5文件
ierr = h5fopen_f('test.h5', H5F_ACC_RDONLY_F, file_id)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to open file'
    stop
end if

! 打开数据集
ierr = h5dopen_f(file_id, 'data', dataset_id)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to open dataset'
    call h5fclose_f(file_id, ierr)
    stop
end if

! 获取数据集空间和数据类型
ierr = h5dget_space_f(dataset_id, dataspace_id)
ierr = h5dget_type_f(dataset_id, file_type_id)

! 定义Fortran内存中的数据类型
ierr = h5tcreate_f(H5T_COMPOUND_F, sizeof(my_struct), mem_type_id)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to create memory type'
    call h5dclose_f(dataset_id, ierr)
    call h5fclose_f(file_id, ierr)
    stop
end if
ierr = h5tinsert_f(mem_type_id, 'int_member', 0, H5T_NATIVE_INTEGER, ierr)
ierr = h5tinsert_f(mem_type_id, 'char_member', &
                    sizeof(integer), H5T_FORTRAN_S1, ierr)

! 读取数据
ierr = h5dread_f(dataset_id, mem_type_id, my_array, ierr)
if (ierr /= 0) then
    print *, 'Failed to read data'
end if

! 关闭相关对象
call h5tclose_f(mem_type_id, ierr)
call h5tclose_f(file_type_id, ierr)
call h5sclose_f(dataspace_id, ierr)
call h5dclose_f(dataset_id, ierr)
call h5fclose_f(file_id, ierr)

! 打印读取的数据，用于验证
do i = 1, num_elements
    print *, 'Element ', i, ': ', my_array(i)%int_member, my_array(i)%char_member
end do

以上代码通过Fortran结合HDF5库实现了结构体数组的写入和读取。在实际应用中，需要根据具体需求对错误处理等部分进行完善。同时，确保已经正确安装和链接了HDF5库。

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面试题：Fortran下HDF5数据格式复杂数据结构写入与读取

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