FORTRAN90第一章FORTRAN90概述.ppt

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1、1 FORTRAN 90概述概述 FORTRANFORTRAN是最早的高级语言是最早的高级语言,是数值计算是数值计算领域广泛使用的程序设计语言领域广泛使用的程序设计语言。1954年提出年提出,1956年正式使用年正式使用 1958年出现年出现FORTRAN II,1962年出现年出现FORTRAN IV。1966年美国标准化协会年美国标准化协会(ANSI)公布公布:标准标准Fortran(X3.9-1966)相当于相当于Fortran IV基本基本Fortran(X3.10-1966)相当于相当于Fortran II1.1 1.1 FORTRAN语言的发展概语言的发展概况况 1972年国际标准

2、化组织年国际标准化组织(ISO)公布公布 国际标准国际标准:FORTRAN ISO 1539-1972 分为三级分为三级:一级一级:FORTRAN 又称又称FORTRAN 66 二级二级:介于介于Fortran与与Fortran 间间 三级三级:FORTRAN1976年年ASNI对对FORTRAN(X3.9-1966)进行进行了修订了修订,1978年正式公布新的年正式公布新的ANSI标准标准:FORTRAN(X3.9-1978),称为称为 FORTRAN 77,有两个级别有两个级别:FORTRAN全集与全集与 FORTRAN 子子集。集。1980年年ISO公布国际标准公布国际标准FORTRAN

3、 ISO 1539-1980 1991年年ISO推出基于推出基于Windows编程的编程的FORTRAN 90标准标准:ISO/IEC 15391991FORTRAN 95业已出现业已出现,新的标准正在准备。新的标准正在准备。1.2 FORTRAN 90语言的语言的特点特点对对FORTRAN77的扩充主要有的扩充主要有:引入数组运算引入数组运算提高数值计算功能提高数值计算功能内在数据类型参数化内在数据类型参数化用户定义的数据类型、运算和赋值用户定义的数据类型、运算和赋值引入模块数据及过程定义的功能引入模块数据及过程定义的功能引入指针概念引入指针概念FORTRAN90的先进性的先进性:真正实现了

4、程序的结构化设计真正实现了程序的结构化设计增加了结构块、模块和过程调用的灵活性增加了结构块、模块和过程调用的灵活性吸收了吸收了C与与PASCAL语言的长处语言的长处,具有现具有现代语言特色代语言特色在数值计算方面在数值计算方面,扩展了扩展了FORTRAN 77的的操作功能操作功能对多字节字符集的支持对多字节字符集的支持对对FORTRAN77的向下兼容。的向下兼容。1.3 简单的简单的FORTRAN 90程序程序分析分析简单的简单的FORTRAN90FORTRAN90源程序源程序基本结构基本结构:PROGRAM PROGRAM 程序名程序名 说明语句部分说明语句部分 执行语句部分执行语句部分 内

5、部过程内部过程 END PROGRAM END PROGRAM 程序名程序名 其中其中 内的内容是可选的内的内容是可选的:可以出现可以出现,也可也可以没有以没有,但不可以只出现一部分。但不可以只出现一部分。每每个个语语句句行行不不能能超超过过132132个个字字符符,书书写写格格式式是是自自由由的的,大大写写字字母母与与小小写写字字母母不不加加区区分分,一一行中如果有多条语句行中如果有多条语句,则用分号隔开。则用分号隔开。语语句句行行中中!表表示示注注释释,!后后面面的的内内容容只只有有注注释释作作用用。但但是是,在在引引号号内内部部的的!不不在在此此列列。空空行行使使程程序序易易于于阅阅读读

6、,也也可可把把空空行行看看作作注注释释语语句。句。在在一一行行的的末末尾尾加加上上&(续续行行标标志志),下下一一行行就就会会与与本本行行形形成成一一个个较较长长的的行行。只只在在需需要要时时采采用用继继续续行行的的办办法法书书写写语语句句,不不提提倡倡书书写写很很长或续行很多的语句。长或续行很多的语句。例例:求三个数求三个数(5,10,23)的平均值。的平均值。1.4 FORTRAN 90字符集字符集FORTRAN90字符集包括字符集包括:1)大写与小写英文字母大写与小写英文字母2)阿拉伯数字阿拉伯数字3)下划线下划线_4)特殊字符。特殊字符。+,-,*,/,(,),!,:等等5)其它可打印

7、字符。其它可打印字符。常量常量:在程序运行过程中其值始终保持不变。在程序运行过程中其值始终保持不变。整整型型常常量量就就是是整整数数,两两字字节节整整数数的的范范围围为为-32768-32768到到 32767,432767,4字节整数的范围为字节整数的范围为-2-23131到到2 23131-1-1。例。例:100,-123,45000,100,-123,45000,1.5 常量与变量常量与变量实型常量就是实数实型常量就是实数,有两种表示方法有两种表示方法:小数型小数型,如如:1.3,-0.5,3.14159,:1.3,-0.5,3.14159,指数型指数型,如如:0.45E+4,1.234

8、E-2,12E+6,-3.5E+3,:0.45E+4,1.234E-2,12E+6,-3.5E+3,常量常量字字符符型型常常量量就就是是用用引引号号括括起起来来的的字字符符串串。例例如如:This is a test:This is a test。逻逻辑辑型型常常量量只只有有两两个个:.TRUE.TRUE.和和 .FALSE.FALSE.,可可以以分分别别简写为简写为.T.T.和和 .F.F.,特别注意特别注意:左右两个小点不能少。左右两个小点不能少。对对于于指指数数形形式式的的实实型型常常量量,用用D D代代替替E E就就表表示示此此实实型型常常量量是是双双精精度度型型常常量量。至至于于复复

9、型型常常量量,则则由由复复平平面面上上的点坐标表示。例如的点坐标表示。例如(5,6),(-2.1,4.3)(5,6),(-2.1,4.3)等。等。每个变量都会分配到一个相应的存储空间每个变量都会分配到一个相应的存储空间,这个这个空间就是该变量的存储地址空间就是该变量的存储地址,是相对固定的。是相对固定的。变量变量:在程序运行过程中其值可以发生变化。在程序运行过程中其值可以发生变化。变量必须有名字和类型变量必须有名字和类型,它的值可以变化它的值可以变化,与其类型与其类型密切相关密切相关变量名是变量的标志。变量名是变量的标志。命名规则命名规则:以字母开头以字母开头,由字母、数字、下划线组由字母、数

10、字、下划线组成的字符串成的字符串,允许长度为允许长度为31个字符个字符,并且并且不区分大小不区分大小写字母写字母:Ab和和 aB 是同一变量。是同一变量。同一个程序模块中同一个程序模块中不能有相同名字不能有相同名字的两个变量。的两个变量。最好最好不要用不要用FORTRAN中用到的名字中用到的名字作变量名。作变量名。FORTRAN中所有名字都遵守命名规则中所有名字都遵守命名规则变量变量与它所表示的数据有相同的类型。变量与它所表示的数据有相同的类型。变量必须先进行类型说明变量必须先进行类型说明,有三种说明方式有三种说明方式:隐含约定隐含约定:“IN”规则规则 以以字字母母I、J、K、L、M、N打打

11、头头的的变变量量为为整整型型变变量量,其其余余字字母母打打头头的的为为实实型型变变量量。FORTRAN 90并并不不推荐推荐IN规则规则,可以用可以用IMPLICIT NONE取消此规则取消此规则用用隐隐含含说说明明语语句句将将以以指指定定的的字字母母开开头头的的全全部部变变量量定定义为指定类型义为指定类型,是对是对“IN”规则规则的扩充。语句格式的扩充。语句格式:IMPLICIT 类型类型(字母表字母表),类型类型(字母表字母表)IMPLICIT INTEGER(A,F,S-W),REAL()指指定定以以,F,S,T,U,V,W打打头头的的变变量量为为整整型型变变量量,以以K开开头的变量是实

12、型变量头的变量是实型变量不能出现相互矛盾的不能出现相互矛盾的隐含说明语句隐含说明语句 用用类类型型说说明明语语句句定定义义变变量量的的类类型型,可可以以改改变变隐隐含含说说明语句明语句和和“I-N”规则规则的约定的约定,有六种类型语句有六种类型语句:INTEGER(整型说明语整型说明语)REAL(实型说明语句实型说明语句)DOUBLE PRECISION(双精度型双精度型)COMPLEX(复型说明语句复型说明语句)LOGICAL(逻辑型说明语句逻辑型说明语句)CHARACTER(字符型说明语句字符型说明语句)例例:INTEGER A,K3,MAXW,CL REAL AREA,KEY,MAXL

13、类类型型说说明明语语句句优优先先级级高高于于隐隐含含说说明明语语句句,又又高高于于隐隐含规则含规则 说说明明语语句句是是非非执执行行语语句句,应应出出现现在在所所有有执执行行语语句句前前,隐含说明语句隐含说明语句还必须出现在还必须出现在类型说明语句类型说明语句前前。类型说明语句类型说明语句的一般形式的一般形式:类型说明符类型说明符,属性属性:变量表变量表例例:INTEGER AGE ！整型说明整型说明 REAL :SCORE=90 !实型说明并赋初值实型说明并赋初值 REAL(8):db !双精度型双精度型,:可以省略可以省略 INTEGER A,K3,MAXW,CL REAL AREA,KE

14、Y,MAXL CHARACTER CH,STR*5 ！CH的长度为的长度为11.6 FORTRAN函数函数 固有函数可在源程序中直接使用。固有函数可在源程序中直接使用。函函数数必必须须有有一一个个或或几几个个自自变变量量,自自变变量量的的类类型型必必须须与与规规定定的的相相同同。自自变变量量的的顺顺序序可可能能是是重重要要的的。函数值也有规定的类型。函数值也有规定的类型。固固有有函函数数名名分分为为“通通用用名名”和和“专专用用名名”。通通用用名名是是属属名名,根根据据自自变变量量的的类类型型来来确确定定函函数数值值的的类类型型。例例如如:函函数数ABS(X),求求X的的绝绝对对值值,自自变变

15、量量X可可以以是是实实型型,双双精精度度型型,甚甚至至是是复复型型(复复数数的的绝绝对对值值是是其其模模);而而专专用用名名是是某某种种类类型型专专用用的的,对对自自变变量量类类型型有有严严格格要要求求。例例如如:DABS(X)求求双双精精度度实实数数X的的绝绝对对值值,CABS(Y)求求复复数数Y的的模模。建建议议尽尽量量不不要要使使用用专专用用名。名。常用的数学函数常用的数学函数:abs(),atan(),acos(),asin(),tan(),cos(),int(),sqrt(),exp(),log(),max(),min(),sin(),sinh(),sign(),mod()INT()

16、只是简单截去实数的小数部分只是简单截去实数的小数部分,并不进行四并不进行四舍五入运算。舍五入运算。三角函数中角度使用弧度制三角函数中角度使用弧度制。自变量的取值必须使函数有意义自变量的取值必须使函数有意义。一些字符处理函数也是相对重要的。函数的用一些字符处理函数也是相对重要的。函数的用法可以查看有关资料。法可以查看有关资料。1.7 算术表达式算术表达式 表表达达式式的的数数据据类类型型与与其其计计算算结结果果一一致致。有有四四种种表表示式示式:算术表达式算术表达式:x/sqrt(x*2+y*2+z*2)*exp(sin(y)字符表达式字符表达式:name/TEL:/Telno关系表达式关系表达

17、式:B*B.GE.4*A*C 或或 name.eq.China逻辑表达式逻辑表达式:score.gt.80.and.sex.eq.female.表表达达式式是是由由运运算算符符、括括号号和和运运算算元元素素所所构构成成的的有有意义的计算式。意义的计算式。算术表达式中数据类型与转换规则算术表达式中数据类型与转换规则:同同类类型型的的量量运运算算结结果果也也是是该该类类型型的的,特特别别注注意意两两个个整整数数相相除除的的情情况况,由由于于商商也也是是整整数数,其其小小数数部部分分被被丢丢掉掉。例例:-5/2=-2,5/2=2 不不同同类类型型的的量量运运算算时时,先先将将低低级级类类型型向向高高

18、级级类类型型转转换换 再再 计计 算算,结结 果果 类类 型型 与与 高高 级级 类类 型型 一一 致致。例例 如如:1/4*5.0=(1/4)*5.0=0*5.0=0.0*5.0=0.0 各各种种算算术术运运算算的的优优先先级级别别自自高高到到低低为为:括括号号函函数数乘乘方方乘乘除除加加减减。同同一一级级别别的的运运算算,从从左左至至右右进进行行,但但连续的乘方运算是先右后左连续的乘方运算是先右后左进行的。进行的。1.8 例解表达式例解表达式例例:用用FORTRAN表达式表达数学代数式表达式表达数学代数式(3*A*A+4*B*3)/(A-B)(-B+SQRT(B*B-4*A*C)/(A+A

19、)6*SIN(X+Y)*2)/(140/(3+A)SIN(Y/SQRT(X*2+Y*Y)1.9 FORTRAN语句分类语句分类程程序序单单元元是是FORTRAN90程程序序的的基基本本成成分分,以以END作作为为结结束束标标志志。可可以以是是主主程程序序、外外部部子子程程序、模块或块数据单元序、模块或块数据单元,可以单独编译。可以单独编译。每每个个FORTRAN程程序序都都有有且且仅仅有有一一个个主主程程序序,主主程序的开始语句为程序的开始语句为:PROGRAM 程序名程序名程序单元程序单元主主程程序序、外外部部子子程程序序、模模块块子子程程序序可可以以包包含含内内在在子子程程序序,包包含含内

20、内在在子子程程序序的的程程序序是是该该内内在在子子程程序序的的宿宿主主,宿宿主主以以及及宿宿主主内内部部的的其其他他内内在在子子程程序序都可以调用内在子程序。都可以调用内在子程序。语句可分为两类语句可分为两类:可执行语句与不可执行语句可执行语句与不可执行语句语句的书写顺序有一定限制语句的书写顺序有一定限制1.10 语句语句1.11 赋值语句赋值语句=是赋值号是赋值号,不是等号不是等号;A=A+2先先计计算算表表达达式式的的值值,结结果果类类型型与与参参加加最最后后一一次次运运算算的的量量中中级级别别高高者者相相同同;再再赋赋给给变变量量,必必要要时时,按按变量的类型进行类型转换。变量的类型进行

21、类型转换。例如例如:1/4*5+2.8=0*5+2.8=0+2.8=0.0+2.8=2.8 R=1/4*5+2.8得到得到R=2.8,R是实数是实数,不要转换不要转换 I=1/4*5+2.8得到得到I=2,I是是整数整数,转换转换格式格式:v=e 变量变量=表达式表达式 左值左值=右值右值只要赋值语句有意义只要赋值语句有意义,表达式可以是各种类型的表达式可以是各种类型的。实实数数转转换换为为整整数数时时,只只简简单单地地丢丢掉掉小小数数部部分分,不不做做“四舍五入四舍五入”操作操作。1.12 简单的输出简单的输出/输入输入把把内内存存里里的的数数据据送送到到外外部部设设备备的的过过程程叫叫输输

22、出出。程序必须有输出程序必须有输出。通通过过外外部部设设备备把把数数据据送送到到内内存存的的过过程程叫叫输输入入。程程序序是是否否需需要要输输入入数数据据是是由由它它要要解解决决的的问问题题决决定的。定的。输入输入/输出过程有输出过程有三个因素三个因素:用于输入用于输入/输出的设备输出的设备 输入输入/输出的数据格式输出的数据格式 输入输入/输出的数据输出的数据输出数据和输入数据都要按一定的输出数据和输入数据都要按一定的格式格式进行。进行。FORTRAN有三类输入有三类输入/输出格式输出格式:标准格式标准格式(表控格式表控格式)最简单的格式最简单的格式用户格式用户格式无格式无格式(二进制二进制

23、)数据输入用数据输入用READ语句语句进行。进行。READ语句语句:READ(输入设备输入设备,输入格式输入格式)输入列表输入列表 以以*作作输输入入格格式式表表示示用用自自由由格格式式的的表表控控输输入入,只只要要正正确输入数据即可确输入数据即可:READ(输入设备输入设备,*)输入列表输入列表 以以*作输入设备表示用键盘输入作输入设备表示用键盘输入:READ(*,*)输入列表输入列表 简写简写 READ*,输入列表输入列表每条每条READ语句都从新的输入行开始读数。语句都从新的输入行开始读数。输输入入数数据据只只有有在在按按下下回回车车键键之之后后才才有有效效。在在上上机操作时机操作时,一

24、定要记得在输入数据后按回车。一定要记得在输入数据后按回车。输入数据类型要正确。输入数据类型要正确。数据的之间用空格或逗号或回车符来分隔。数据的之间用空格或逗号或回车符来分隔。当当输输入入数数据据中中有有/符符号号时时,/后后面面的的输输入入数数据据没没有有作作用用;如如果果/前前面面输输入入的的数数据据不不够够用用,其其余余要要输输入入的的数数据据已已经经有有值值的的保保持持不不变变,否否则则,数数值值(算算术术)型型与与字字符符型型数数据据取取零零值值;逻逻辑辑型型数数据据取取真真值值;输输入入多余的数据是没有作用的。多余的数据是没有作用的。输输入入的的数数据据,算算术术型型数数据据必必须须

25、是是与与对对应应的的变变量量有有相相同同类类型型的的常常量量;字字符符型型数数据据,当当长长度度不不够够时时以以空空格格填填充充,当当长长度度超超过过时时截截掉掉多多余余部部分分;逻逻辑辑型型可用可用以以T T或或F F或或.T.T或或.F.F打头的打头的任意字符串输入。任意字符串输入。print语句语句:print 输出格式输出格式,输出列表输出列表 以以*作作输输出出格格式式就就表表示示用用表表控控格格式式,输输出出形形式式由由编编译译系系统统决决定定。字字符符型型数数据据总总是是按按字字符符表表达达式式的的原原样样输输出出的的。整整数数占占11列列,实实数数占占15列列(小小数数6列列,

26、小小数数点点1列列,整整数数7列列,符符号号1列列,必必要要时时改改用用标标准准化化指指数数形形式式输输出出:指指数数4列列,小小数数6列列,小小数数点点1列列,整整数数为为1,符符号号1列列),右右对对齐齐。例例:PRINT*,I,A+B,C*SQRT(A*B)输输入入数数据据中中两两个个连连续续的的逗逗号号表表示示不不改改变变相相应应变变量的值。量的值。数据输出用数据输出用WRITE语句语句和和PRINT语句语句进行。进行。可可用用整整型型常常量量n*常常量量C的的形形式式输输入入n个个值值为为常常量量C的数据的数据,给输入列表中给输入列表中n个连续的变量赋值。个连续的变量赋值。复复型型数

27、数据据输输出出时时,实实部部与与虚虚部部分分别别按按实实型型数数据据处处理理,输输出出的的结结果果为为复复型型常常数数形形式式:在在一一对对小小括括号号中中,实部与虚部用逗号隔开。实部与虚部用逗号隔开。PRINT语句要输出的内容太多时会自动换行。语句要输出的内容太多时会自动换行。逻逻 辑辑 型型 数数 据据 输输 出出 时时,被被 写写 成成 T(.TRUE.)或或F(.FALSE.)。每次执行每次执行PRINT语句都会另起一行输出语句都会另起一行输出(除非除非用特殊的格式说明用特殊的格式说明),因此因此,PRINT *语句会输出语句会输出一个空行。一个空行。write语句语句:write(输

28、出设备输出设备,输出格式输出格式)输出列表输出列表 以以*作输出设备就表示向屏幕输出作输出设备就表示向屏幕输出,write(*,输出输出格式格式)输出列表输出列表 与与 print 输出格式输出格式,输出列表输出列表 效效果一样果一样;更进一步更进一步,以以*作输出格式就表示用表控作输出格式就表示用表控格式格式,write(*,*)输出列表输出列表 与与 print*,输出列表输出列表 效果一样。效果一样。例例:WRITE(*,*)A,B*SIN(X)PRINT语语句句只只能能向向屏屏幕幕输输出出,而而WRITE语语句句可可以以 指指 定定 输输 出出 设设 备备。WRITE完完 全全 可可 以以 代代 替替PRINT语句语句,PRINT语句似乎多余。语句似乎多余。1.13 参数语句参数语句(PARAMETER语句语句)