2022年FORTRAN简明教程 .pdf

1 FORTRAN 程序设计原理1、 程序结构及书写规则一个程序由不同的程序单元组成，每一程序单元均以end结束，一般情况下，主程序的结构为：Program程序单元名说明语句可执行语句STOP END 子程序的结构为：SUBROUTINE 程序单元名 (哑元名表 ) 说明语句可执行语句RETURN END 以及FUNCTION 程序单元名 (哑元名表 ) 说明语句可执行语句RETURN END 程序单元名由字母和数字组成，各程序单元中的变量独立编译，同名变量相互不影响。 15 列为行号，可以是199999 之间的任意数， 6 列为续行号，可以是任何字符，正文从第8 列写到 72 列。当第 1 列为字符 C 时，此行为注释行。2、 说明语句说明语句分为二类，一类必须放在程序单元的开头，另一类可以放在任何地方。2.1 变量说明语句这一类说明语句，必须放在程序单元的开头，以表明变量的性质。若不加以说明，以 IN 开头的变量均为整型，其余变量均为实型，称之为IN 规则。同一变量经下列显式说明语句说明后，IN 规则失效，没有经显式说明的变量，IN 规则仍然有效。PARAMETER （变量名 const，）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - 2 REAL 变量名表INTEGER 变量名表CHARACTER 变量名表LOGICAL 变量名表COMPLEX 变量名表IMPLICIT 变量基本类型（字符名表）DOUBLE PRECISION 变量名表DIMENSION 变量名表COMMON 变量名表COMMON / 公共区名 / 变量名表DATA 变量名表/数值名表 / 一个变量可由多个语句说明，其中类型说明语句的级别最高，例如：Implicit real (a-c,e) 由 a,b,c,e开头的变量均为实型Dimension ax(100) 定义一个 100 个元系的实型数组Integer bx, ax 重新定义 bx, ax 为整型变量2.2 格式说明语句这一类语句可以放在程序单元内的任何地方，常用的有：FORMAT（nFw.d, nX, nAw, nIw, . , ，nEw.d）这里，n 是重复使用该格式码的次数， F 表示实型 ,X 表示空格 ,A 表示字符 ,I 表示整型,E 科学记数法， w 是输入 /出的宽度， d 是小数位数，引号内的内容原样输出，斜线 表示输入 /出时换行。3、可执行语句这一类语句的执行将产生相应的效果，但有两个语句仅控制程序的流程：CONTINUE GO TO m 可以出现在程序的任何地方，continue表示执行下一语句， go to m 转移执行第 m号语句。3.1 赋值语句把等号右边的值或表达式的计算结果赋给等号左边的变量，只有复型量较为特殊：Complex y y=cmplx(a,b) 或real(y)=a imag(y)=b 一般情况下，等号的右边可以是表达式或常数，表达式进行计算时，同类型变量之间直接进行运算，不同类型之间运算，则将等级较低的整型化为级别较高的实型，或双精型进行计算，最后将计算结果再化为等号左边的类型。特别值得一提的是，若将实数赋给整型变量时，是将其小数部分截断，并非四舍五入；若将整数赋给实型变量时，只须在尾部加小数点。3.2 输入/出语句输入/出也分为二类， 一类表示输入 /出到终端，另一表示输入 /出到文件。每一个名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - 3 读/写语句执行后，均输入 /出一行。(1)从终端输入 /出Read和 write 用于输入和输出，分为自由格式和有格式输入/出：read(*,*)变量名表read(*,m) 变量名表m FORMAT（nFw.d, nX, nAw, nIw, / ，nEw.d）write(*,*) 变量名表write(*,mm) 变量名表mm FORMAT（nFw.d, nX, nAw, nIw, , / ，nEw.d）Read （）和 write（）中的第一个 *表示从终端输入 /出，第二个 *表示自由格式，此时数据之间以逗号或空格分隔，若第二个参数不为*，则按指定的格式输入 /出。(2)从文件输入 /出分为自由格式和有格式输入/出：read(nn,*)变量名表read(nn,m) 变量名表m FORMAT（nFw.d, nX, nAw, nIw, / ，nEw.d）write(nn,*) 变量名表write(nn,mm) 变量名表mm FORMAT（nFw.d, nX, nAw, nIw, , / ，nEw.d）这里， nn 是文件通道号，可以是199 之间的整数，具体值由打开文件时指定。3.3 条件语句(1) 条件表达式与逻辑表达式算术运算符 +、 *、/，* 分别代表了加、减、乘、除和乘方运算。用条件算符.lt. .le. .eq. .ne. .gt. .ge. 与逻辑符 .and. .or. .not.组成条件表达式，例如yxz 可表示为条件：y.lt.x.and.x.lt.z 再与 IF THEN 配合形成各种条件语句：If (条件) then 语句. end if 另一种形式：if (条件) then 语句. else 语句. end if 以上两种形式可以嵌套形成各种复杂的判断，但二者不能交叉。3.4 循环语句名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - 4 (1)显 DO 的一般形式：DO m 循环变量 M1，M2，M3 语句m continue (或可执行语句 ) 循环次数 MAX （INT（M2M1+M3 ）/M3，0）这里， M1，M2，M3 分别表示初值、终值和增值，当增值为1 时可以不写。循环体与循环体之间、循环体与IF 块之间可以嵌套，但不能相互交叉。(2)隐 DO 的一般形式：在输入 /出语句中，为了用一个语句输入/出多行，可以采用隐DO，其一般形式为：read(*,*)( 变量名表，循环变量 M1，M2，M3) read(*,m)( 变量名表，循环变量 M1，M2，M3) read(n,*)( 变量名表，循环变量 M1，M2，M3) read(n,m)( 变量名表，循环变量 M1，M2，M3) m FORMAT（nFw.d, nX, nAw, nIw, / ，nEw.d）或write(*,*)( 变量名表，循环变量 M1，M2，M3) write(*,m)( 变量名表，循环变量 M1，M2，M3) write(n,*)( 变量名表，循环变量 M1，M2，M3) write(n,m)( 变量名表，循环变量 M1，M2，M3) m FORMAT（nFw.d, nX, nAw, nIw, . , ，nEw.d）这里的循环次数必须为整数，原则上，一个 read和 write 语句对应一个记录， 当一个记录超出 80 列时，利用格式码和换行符来控制。4、基本的输入 /出与字符处理(1) 基本的输入自由格式输入时，各量之间以空格或逗号分隔，字符常数用引号括起来，自由格式输出时， 各量之间以多个空格分隔， 小数位数为 7 位。格式输入时， 将取宽度 w位，进行编辑后赋给相应的变量，字符常数不用引号，若有引号将视为字符；格式输出时，将取宽度w 位，进行编辑，若w 大于实际长度，输出结果的末位补零或空白字符。若 w 小于实际长度，输出结果为w 个*。例如Read(*,2)x 2 format(f5.2) 当输入：5 x 的值为 5.0 5 x 的值为 500.00 5.3 x 的值为 5.3 5.3 x 的值为 5.3 当输入含小数点时，格式码失效，否则数字前导空格作为空格，后导空格作为0处理。例如：Read(*,2)m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - 5 2 format(i5) 当输入：5 m 的值为 5 5 m 的值为 50000 5 m 的值为 500 此时，若输入中含小数点，将报告输入格式错误。(2) 字符串与字符串数组Character string*20, ch(30)*20 上式定义了一个字符串变量string,其包含了 20个字符， 第 i 个可表示为 string(i:i) ，字符串数组 ch 含了 30 个元素，每个元素含20 个字符，第 j 个元素中的第 i 个字符可表示为 ch(j)(i:i) ，采用上述规则可遍历变量中的所有字符。5、子程序单元SUBROUTINE 程序单元名 (哑元名表 ) 说明语句可执行语句RETURN END 以及FUNCTION 程序单元名 (哑元名表 ) 说明语句可执行语句RETURN END 调用 SUBROUTINE 的方式：Call 子程序单元名 (实元名表 ) 哑元名表是形式变量，这些变量将在子程序中定义；实元名表中的各变量可以是已赋值的变量，或常数，也可以是有待子程序返回值的变量名。调用 FUNCTION 的方式：在表达式中直接引用子程序单元名(实元名表 )，函数值及其类型由子程序单元名返回，例如：Program test Interger rinter X=3.6 Write(*,*)rinter(x) End 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - 6 Function rinter(y) Inter rinter Rinter=y Return end 上述程序输出结果为： 3 6、程序单元之间的通讯子程序有 subroutine 和 function 两种，可以出现在任何地方，无先后顺序之分，由于 function 是通过函数名将值返回调用程序，而 subroutine是通过调用程序的实元与哑元相结合（即共享相同存储单元）带合函数值，故功能较为强大。调用方式：Call 子程序单元名 (实元名表 ) 实元名表与哑元名表中对应变量共享相同存储单元，因此调用将值以哑实结合的方式传递给子程序，子程序返回时又将新值传递给了调用程序，因而，这就要求实元类型与哑元类型必须一致，个数一致。另外，数组的存储按列的方式存取的，例如：dimension x(2,3) . call exchange(x，single) . Stop End Subroutine exchange(y, dy) Dimension y(2,2), dy(2) Return End 共享存储单元的情况如下：X(1,1) X(2,1) X(1,2), X(2,2) X(1,3) X(2,3) Y(1,1) Y(2,1) Y(1,2), Y(2,2) single dy1(1) dy(2) 以上表明：对应的哑实元之间建立一个堆，彼此共享一个存储单元，这就要求二者的类型必须一致。子程序中使用可调整数组，数组的大小必须出现在哑元名表中，主程序中使用可调整数组，数组的大小必须出现在parameter (名表)中。另外，当使用common语句交换时，在同名common中，必须要求变量类型一致，个数一致。7、文件操作(1) 内部文件存放在内存的文件称之为内部文件，数据在内存中以机器内的形式存放，然而内部文件却以字符的形式存放。有了内部文件，就可以将机内的数据转为字符，或把内存中的字符转化为数据。例如：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - 7 Character buff*80 Read(*,*)buff Read(buff,m)变量名表m FORMAT（nFw.d, nX, nAw, nIw, . , ，nEw.d）. Wirte(buff,m) 变量名表. end (2) 外部文件文件是由记录组成的，存放在磁盘上的文件称之为外部文件，文件必须打开并连接到相应的通道号方能存取，用完后要关闭。Open(m,file=filename,status= new or old ) 语句. Close(m) 这里， m 是通道号，打开一个将要写入的文件，status= new , 如果这个文件已存在，则会删除它。打开一个将要读入的文件，status= old , 如果这个文件不存在，则会自动建立一个空文件。一个文件一旦打开，读写指针总是指在第一个记录处，读写一次，指针下移一个记录，可以用下列语句将指针倒回开头，或者倒退一个记录：Rewind(m) Backspace(m) 例如读一名为 test.dat的数据文件：Open(1,file= test.dat ,status= old ) Do 10 i=1,1000 Read(1,20,end=200) 变量名表20format（nFw.d, nX, nAw, nIw, . , ，nEw.d）10continue 200 write(*,*) It is reached the end of file Close(1) Stop End 在读语句中， 加入了 end=200，告诉程序一旦读到文件尾就转到200 号语句，若没有这一指示，程序读到文件尾时将出错，并停止运行。例如写一名为 test.dat的数据文件：Open(1,file= test.dat ,status= new ) write(1,*) 变量名表Do 10 i=1,1000 write(1,20)变量名表20format（nFw.d, nX, nAw, nIw, . , ，nEw.d）10continue 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - 8 Close(1) Stop 上例中，第一个写语句以自由格式写入一个记录，第二个写语句以20 号语句规定的格式写入 1000个记录。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - -