第十章GradsGrADS 描述语言及编程.docx

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第十章GradsGrADS描述语言及编程

GRADS（GridAnalysisandDisplaySystem）

讲义（10）

GrADS描述语言及编程

一、描述语言概述

描述语言是GrADS软件包中自带的高级语言，可以用于GrADS的高级操作，更方便地使用GrADS的功能。

通过描述语言可以编写具有复杂功能的命令集（即gs文件）。

二、gs文件中的两类型语句

1）描述语句：

不用引号，需要经过编译的。

2）指令性语句：

GrADS命令，需用引号括起来。

通过描述语句来控制指令

描述语言用到指令性语句中要用引号，即，

i=1

‘sett‘i’’（或者‘sett’i）

三、描述语言程序特点

1、程序通过GrADS的run命令来编译执行；

runfile-nameoptions

2、可以有变量、流程控制也可以执行GrADS的命令。

3、描述语言可以

1）编写函数子程序，

2）制作屏幕菜单，

3）可以显示动画图形，

4）可以使用从GrADS的query命令中得到的信息作注释等。

3、描述语言的所有变量都是字符串型的，描述变量可以进行计算。

流程控制是通过if/else/endif和while/endwhile语句块实现。

循环过程可以用continue或break命令改变。

变量中包含的或者由表达式结果产生的字符串可以作为GrADS命令项使用。

而由GrADS命令执行后产生的文字结果可以读入变量并在描述语言程序中使用。

描述语言也支持函数子程序功能。

四、描述语言的组成

1、一个描述语言程序是由许多语句组成,每个语句之间由换行号或分号分隔。

2、下面是GrADS描述语言中语句的类型：

赋值语句

If/Else/Endif

while/endwhile

break/continue

functionheader/return

say/pull

3、描述表达式

描述表达式是由运算对象和运算符组成。

运算对象：

描述变量、子程序函数或常数；

运算符：

数学、逻辑或连结运算符。

下面分别介绍变量、运算符、表达式

4、描述语言变量

1）构成

变量名是由1至8个字符组成，以字母开头，仅可以包含字母和数字，变量名区分大小写。

2）变量内容性质

内容总是一个字符串，

在有些运算中，字符串将被解释为数字。

如果一个变量没有被赋值，那么它的值就是它的名字。

如果一个变量或字符串常数是一个具有正确格式的数字，可以进行某些数学运算，所得结果也是一个数字字符串。

在GrAD描述语言中，有两个变量名由其内部使用：

'result'和'rc'。

尽量避免使用这两个变量名。

3）复合描述变量

描述语言现在支持复合变量，利用它可以在描述语言程序中构造数组。

复合变量名可以是一个由“·”分隔的多个变量名的复合体。

例如：

varname.i.j

这时，当变量内容被调用时，如果i和j也是变量，那么i和j的内容将会被i和j的字符串值所替代。

例如：

i=10

j=3

varname.i.j=343

在这个例子中，赋值语句相当于：

varname.10.3=343

注意：

i和j的字符串值可以是任何字符，但varname必须遵循描述变量名的规则，即：

由字母和数字组成，须字母打头。

因此复合变量名被替代后可以是任何字符串：

i='a#$xx'

varname.i=343

以上表示是允许的，但不能直接将变量名写为：

varname.a#$xx=343

在i、j变量被替代前后，

**复合变量名的整个长度不能超过16个字符。

**在GrADS描述语言中不能设置过多的变量，因此，不能利用复合变量产生一个大的数组，例如：

i=1

while（i<10000）

var.i=i

i=i+1

endwhile

上面的循环将产生10000个不同的变量名。

如果设置了以上这样较大数目的变量，将影响描述语言的执行。

5、运算

在GrADS描述语言中使用了下列运算符：

|逻辑变量：

或

&逻辑变量：

和

=等于

!

=不等于

>大于

>=大于等于

<小于

<=小于等于

%连结符

+加

-减

*乘

/除

!

一元否

-一元负

注意：

1）如果是数值运算对象，下列运算符可以用于数值运算：

=,!

=,>,>=,<,<=,+,-,*,/

2）如果是非数值运算对象，下列运算符在运算时将出错：

+,-,*,/

3）算术运算是以浮点形式进行的，如果结果是整数，那么结果字符串也是整数。

在逻辑运算中，如果结果为真，给出一个字符1，如果为假，给出一个字符0。

6、表达式

描述语言的表达式包含运算对象、运算符和括号，在运算过程中各种运算符的先后顺序为：

-,!

/,*

+,-

%

=,!

=,>,>=,<,<=

&

|

如果运算符在同一优先级上，则从左向右计算。

运算对象可以是变量、字符串常数或子程序函数调用。

注意：

1）字符型常数用单或双引号括起来。

而数值型常数可以不用引号括起来，但GrADS仍然认为是字符串常数。

下面是一个字符串常数的例子：

'Thisisastring'

2）有些情况下，连结运算符是隐含的，当两个运算对象并列靠在一起，中间没有任何运算符时（中间可以有空格），隐含着中间是一个连结符。

例如：

下列两个表达式是等价的。

var1%var2%'String'

var1var2'String'

2）括号可以改变运算的先后顺序。

7、IF语句块****

程序执行流程可以通过if/else/endif语句控制，形式为：

IF（表达式）

描述语言语句

描述语言语句

…

…

else（可不用）

描述语言语句

描述语言语句

…

…

endif（必须使用）

注意，下列语句是错误的：

if（i=10）j=20

你必须写三个语句：

if（i=10）

j=20

endif

你也可以在同一行上写这三个语句：

if（i=10）;j=20;endif;

if语句块的执行依赖于表达式的结果，如果表达式的结果是一个0字符（结果为假），则’else’部分就被执行，如果表达式的结果是不为0的其它字符，则执行’if’部分。

8、WHILE语句块

while语句块的格式为：

while（表达式）

描述语言语句

描述语言语句

…

…

endwhile

当表达式结果为真，即：

是一个不为0的字符，循环就继续执行。

另外两个描述语言命令可以改变循环的执行，break可以立即中断循环，continue可以立即跳到循环体的开头，并重新计算表达式的结果。

例如：

t=1

while（t<10）

'sett't

'displayz'

if（rc!

=0）;break;endif;

t=t+1

endwhile

9、函数及函数子程序

用户可以自己编制函数子程序，也可以使用描述语言的内部函数。

在一般情况下，函数作为描述语言的表达式运算对象被调用。

描述语言函数子程序总是得到一个单一的字符串结果，但可以有一个或多个字符串自变量，它的调用格式为：

name（arg,arg,arg...）

注意：

1）函数名遵循变量名的规则，自变量可以是表达式。

2）如果函数子程序没有自变量，你仍然需要写上一对括号：

name（）

3）在其它文件中的函数子程序不能调用。

（其它文件中的描述语言程序可以通过GrADS的run命令执行）

4）可以通过函数子程序的定义语句在描述语言程序中构造自己的函数：

functionname（variable,variable,...）

要回到调用处，使用return语句：

return表达式

这里表达式可以省略，如果省略表达式，就返还一个空字符串（空字符串是‘’）。

函数的结果是return语句中表达式的结果。

5）调用过程

当一个函数子程序被调用时，首先计算自变量，然后执行函数子程序，作为函数自变量的变量的值初始取为传输给自变量的值。

如果传输给自变量的值的个数太少，则其余的变量初始没有值，如太多，则多余的被舍弃。

你可以从函数子程序定义语句中改变自变量而不改变调用方式。

变量的调用仅仅在函数子程序内部有效，但全域变量可以在整个程序中有效。

当一个描述语言程序文件被调用时（通过run命令），从这个文件的开头开始执行。

一个函数子程序定义语句也可以放在文件的开头，如果这样，必须定义一个变量名，这个变量将被任何’run’命令选项初始赋值，如果没有’run’命令选项，这个变量将初始赋为空字符串。

10、赋值语句

赋值语句的格式为：

变量名=表达式

表达式进行运算后，将结果赋予所指定的变量。

11、人机对话语句

'say'语句的语法为：

say表达式

这样，表达式的结果就写在屏幕上：

‘pull’语句的语法为：

pull变量名

程序运行到pull语句时，执行暂停等待用户键盘输入，按回车后，输入的内容就赋值给所指定的变量。

14、在描述语言程序中执行GrADS命令

指令语句仅仅包含一个表达式：

表达式：

在描述语言程序中执行GrADS命令是首先运算表达式，然后将结果字符串作为命令提交给GrADS。

注意：

1）当语句被执行后，GrADS命令的结果将输入到描述变量’result’（这时，’result’的字符串是GrADS命令执行后显示在屏幕上的内容）。

2）描述变量’rc’中则是GrADS命令的返还码。

’result’变量中，可能包含几行GrADS结果字符串，这可以利用’sublin’函数分离。

可以在描述语言环境中执行任何GrADS命令，包括run命令。

由执行run命令而产生的结果字符串将通过’return’命令从“低层”的描述语言程序传递回“高一层”的程序中。

你可以一层一层地调用多个描述语言程序，但要能控制不出现死循环而返还主调程序。

五、内部函数

目前描述语言中有几个内部函数：

1、substr（string,start,length）

这个函数可以从字符串’string’中从位置’start’开始截取长度为’length’的子字符串。

如果字符串’string’太短，结果字符串就短于’length’或得到一个空字符串。

这里，'start'和'length'必须是整的字符数目。

2、subwrd（string,word）

这个函数可以从字符串’string’中截取第’word’个词（词与词之间由空格分隔），如果字符串’string’太短，结果是一个空字符串。

'word'必须是整数。

3、sublin（string,line）

这个函数可以从字符串’string’中截取第’line’行的字符串,如果字符串’string’行数太少，结果是一个空字符串。

'line'必须是整数。

4、read（name）

读函数，可以读取文件’name’中的一个记录（一行），重复调用同一文件的’read’函数，将依次读取文件中的下一个记录。

所得结果有两行，第一行是返还码，第二行是所读记录。

每个记录的长度不能超过80个字符，可以使用'sublin'函数分离结果。

当第一次调用’read’函数读取一个指定文件时，这个文件就被打开，当描述语言程序执行终结时文件被关闭。

而在文件被多次调用过程中，始终保持打开状态。

返还码是：

0-正常

1-打开文件错误

2-文件结束

8-打开的文件用于写入

9-输入、输出错误

5、write（name,record<,append>）

写函数，当第一次调用’write’函数时，会生成一个文件名为’name’的文件，并处于打开的写入状态。

如果这个文件早已存在，这个文件会损坏。

如果使用’append’选项，写入的内容就会接到原来文件的后面。

返还码是：

0-正常

1-打开文件错误

8-打开的文件用于读取。

6、close（name）

关闭文件名为’name’的文件。

如果你想从一个刚写的文件中读取记录，那么首先要调用’close’函数关闭该文件。

返还码是：

0-正常

1-文件没有打开

六、全域描述变量

描述变量通常仅在所在的函数子程序中有效，全域描述变量可以在整个程序中都有效。

它们是通过文件名的格式来定义是否全域描述变量。

任何变量名前加上一个下划线（_）就假设为全域描述变量，就使它的值在整个程序中都有效（类似于FORTRAN程序中由公用语句块定义的变量）。

注意：

全域变量不能用于函数子程序的函数自变量。

如：

下面的用法是不允许的。

functiondostuff（_var）

七、描述语言程序的自动执行

你可以让每个display命令前自动执行一个简单的描述语言程序：

setimprunscript-name

这个命令通常用于每次执行display命令后都要重新设置的命令，如：

'setgradsoff'

你可以从这个程序中执行任何GrADS命令，但有时会遇到一些问题，例如：

在这个程序中出现一个display命令，这时将会无限制地显示图形。

程序举例

1）‘opendata.ctl’

‘setlev300’

‘enableprintstream.gmf’

i=1

while（i<=120）

‘sett‘I’’

‘du;v’

‘drawtitle300hPastreamfieldNo.’I’’

‘c’

i=i+1

endwhile

2）'reinit'

'openk:

\baoxue\uwndbdp.ctl'

file='k:

\baoxue\g.txt'

'setgxoutprint'

'setprnopts%g93u'

'duwnd'

rc=write（file,result）

rc=close（file）

;

3）

‘

6）自定义函数子程序

自定义函数子程序是GrADS编程中的重点也是难点。

函数子程序的定义形式为

Functionname（args）

…

Return（expr）

其调用形式有两种[2]，

1、一种是明举式参数传递，

如isen.gs，这种函数子程序要和主程序放在一个文件中，主程序调用形式为

1）‘d’isen（w,t,pp,320）

2）rc=isen（u,t,pp,320）

3）‘definexs’=isen（w,t,pp,320）

其中，isen.gs定义内容略。

2、另一种是隐式参数传递，

如cbarn.gs,主程序的调用方式也有两种，若独立保存为一个cbarn.gs,其调用方式为

‘runcbarn.gs（0.815.50.5）’

若拷贝到主程序所在文件，其调用方式为

rc=colorbar（‘0.815.50.5’）

注意：

'cbarn0.81.55.50.5'中，

0.8指定了标尺宽度，0.5指定了距离横轴的距离

下面以绘黑白阴影图型为例，简单介绍如何定义和调用函数子程序，通过该例也可学习如何定义和使用新的颜色（图2）。

‘reinit’

‘opend:

\llp\data.ctl’

‘setgxoutshaded’

pp（）*调用自定义的函数子程序

ss（）*调用自定义的函数子程序

‘dsmth9（olr）’

‘cbarn’*调用已存在的gs文件形式的函数子程序，用于绘阴影图标

‘setgxoutcontour’

‘setclevs-0.06-0.0300.030.06’

‘dsmth9（olr）’

‘dsst’

Functionpp（）

*设置新的颜色,颜色号为16-18

‘setrgb16505050’

‘setrgb17100100100’

‘setrgb18150150150’

return

Functionss（）

*设置阴影图的等值线和所填的颜色

‘setclevs-0.06-0.0300.030.06’

‘setccols1716001617’

return

图2使用新定义的黑白颜色绘图

例2

'reinit'

'openk:

\rt\sy.ctl'

'enableprintk:

\rt\sy.gmf'

****SouthChina

**Decprep

'setxlopts140.15'

'setylopts140.15'

'setclopts140.10'

'setxlaboff'

'setaxlim-2050'

'setyaxis-205010'

'setxaxis195120074'

'setgridoff'

'sett157'

'a1=34.63'

'b1=-34.63'

'setcthick10'

'setcstyle1'

'setccolor1'

'setcmark1'

'setgradsoff'

'drs12'

'setcmark2'

'setcstyle2'

'setcthick10'

'setccolor2'

'drs1'

'cbar_line-c12-m12-l12-t"line1""line2"-p'（作图前在屏幕上点击）

'print'

'disableprint'

pulldummy

return

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