fortran教程.ppt

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1、周周次次日日期期章章节节内内容提容提要要教学环节教学环节和方法和方法课内学时课内学时课外学时课外学时备注备注第第1周周Ch1Fortran概述概述授课授课2第第1周周Ch2语言基础语言基础授课授课22上机上机第第2周周Ch3输入输出输入输出授课授课22上机上机第第2周周Ch4选择结构选择结构授课授课22上机上机第第3周周Ch5循环结构循环结构授课授课22上机上机第第3周周Ch6数组（数组（1）授课授课22上机上机第第4周周Ch6数组（数组（2）授课授课22上机上机第第4周周Ch7函数与子程序（函数与子程序（1）授课授课22上机上机第第5周周Ch7函数与子程序（函数与子程序（2）授课授课22上机

2、上机第第5周周Ch8数值方法数值方法授课授课22上机上机第第6周周Ch9计算机绘图计算机绘图授课授课2上机上机第第6周周课程考试课程考试考试考试2FORTRAN 语言程序设计语言程序设计课程设置的目的课程设置的目的l l了解和掌握用计算机解题的思路与方法了解和掌握用计算机解题的思路与方法l l编程技术的入门及其推广编程技术的入门及其推广VBVB，VCVC，C+C+课程的特点课程的特点l l掌握基本的编程技术掌握基本的编程技术l l记住最基本的语句和语法记住最基本的语句和语法l l边学边用，边用边学边学边用，边用边学l l上机实习是重点上机实习是重点教材与参考书目教材与参考书目谭浩强、田淑清谭浩

3、强、田淑清FORTRAN语言程序设计语言程序设计高教高教出版社出版社彭国伦彭国伦Fortran95程序设计程序设计中国电力出版社中国电力出版社第一章第一章计算机、算法和程序设计计算机、算法和程序设计1-1计算机语言和软件系统计算机语言和软件系统低级语言（机器语言）低级语言（机器语言）采用二进制代码；因机而异。采用二进制代码；因机而异。优点：优点：快、直接快、直接；缺点：；缺点：繁琐，直观差，极不方便繁琐，直观差，极不方便汇编语言汇编语言采用助记符代替二进制代码。采用助记符代替二进制代码。一条符号语言指令对应一条机器指令一条符号语言指令对应一条机器指令高级语言（面向问题）高级语言（面向问题）不依

4、赖机器，易学易懂。不依赖机器，易学易懂。高级语言的一条语句（指令）对应若干条机器指令高级语言的一条语句（指令）对应若干条机器指令如：如：BASIC、FORTRAN、PASCAL、C等等等等高级语言（面向对象）高级语言（面向对象）如：如：VB、VC、MATLAB、CAD、Java、Delphi高级语言不能为计算机直接接受，必须翻译成机器指令。高级语言不能为计算机直接接受，必须翻译成机器指令。将高级语言程序（源程序）转换为机器语言程序（目标程序）将高级语言程序（源程序）转换为机器语言程序（目标程序）的工作由的工作由“编译程序编译程序”来完成。来完成。高级语言程序高级语言程序机器指令目标程序机器指令

5、目标程序计算结果计算结果编译程序编译程序（预先存如电脑）（预先存如电脑）编译执行用户源程序高级语言编译系统高级语言编译系统操作系统操作系统裸机裸机计算机系统与操作系统关系示意图计算机系统与操作系统关系示意图1-2算法算法(Algorithm)与程序设计与程序设计(Programming)算法：为解决一个问题而采取有限步骤。算法：为解决一个问题而采取有限步骤。举例举例例例1商店结帐，要求将当天前商店结帐，要求将当天前100笔收入累加，并打印出总和。笔收入累加，并打印出总和。算法算法1 1：（1 1）将第一笔收入输入电脑）将第一笔收入输入电脑 （2 2）将第二笔收入输入电脑）将第二笔收入输入电脑

6、（3 3）将以上二笔收入相加）将以上二笔收入相加 （4 4）将第三笔收入输入电脑）将第三笔收入输入电脑 .（200200）打印出）打印出100 100 笔收入的总和笔收入的总和算法算法2 2：（1 1）设一）设一“计数变量计数变量”N N，使使N N的初值为的初值为0 0，即，即N=0N=0 （2 2）设一设一“累加变量累加变量”T T，使使T T的初值为的初值为0 0，即，即T=0T=0（3）输入一个数给）输入一个数给“收入变量收入变量”A（4）将）将A和和T的值相加，其和值放在变量的值相加，其和值放在变量T中中A+TT；（5）使）使N的值加的值加1，即，即N+1N（N的值表示已累加数据的个

7、数）的值表示已累加数据的个数）（6）若）若N 100，则返回（则返回（3）继续执行以后各步，否则）继续执行以后各步，否则转到执行（转到执行（7）（7）打印出总和）打印出总和T的值的值以上算法体现以上算法体现“迭代迭代”的思想的思想计算机算法的最大特计算机算法的最大特点点例例2求求的值的值（1）使）使S=0（S代表累加变量）代表累加变量）（2）使）使N=0（N代表分母变量）代表分母变量）（3）（4）（5）若若N100，则返回（则返回（3）继续执行以后各步，否则转到）继续执行以后各步，否则转到执行（执行（6）（6）打印出）打印出S的总和值的总和值写出算法后，再用某种高级语言写出它的程序，所以程序写

8、出算法后，再用某种高级语言写出它的程序，所以程序设计的关键在于写出好的算法。设计的关键在于写出好的算法。好算法的好算法的原则原则：1能获得正确的结果能获得正确的结果2易读性好易读性好3执行时有较高的效率执行时有较高的效率算法应具有以下几个特征：算法应具有以下几个特征：（1）有穷性）有穷性（2）确定性）确定性（3）具有）具有0个或多个输入量个或多个输入量（4）算法执行完毕后有一个或多个输出量）算法执行完毕后有一个或多个输出量（5）可执行性，即每一步都能准确地进行）可执行性，即每一步都能准确地进行如如:A/B当当B0时成立；当时成立；当B=0时不成立。时不成立。一个算法可以用自然语言表示，也可以用

9、代码表一个算法可以用自然语言表示，也可以用代码表示，通常如此，建议采用流程图。示，通常如此，建议采用流程图。1-3流程图流程图流程图流程图用某种形式的图来表示一个用某种形式的图来表示一个算法。算法。初期最常用的流程图符号，共初期最常用的流程图符号，共7种。种。前二前二例用流程图表示例用流程图表示优点：优点：能形象地表示一个算法，清楚地表示能形象地表示一个算法，清楚地表示算法的各个步骤间先后次序算法的各个步骤间先后次序缺点：比较烦琐，所占篇幅较大缺点：比较烦琐，所占篇幅较大1-4结构程序设计与结构流程图结构程序设计与结构流程图关于程序设计标准讨论：关于程序设计标准讨论：早期早期（1）（3）（2）

10、现代现代（1）（2）（3）荷兰学者提出荷兰学者提出“结构化程序设计结构化程序设计”规定了一套方法，大家都遵守的方法，使程序具规定了一套方法，大家都遵守的方法，使程序具有合理的结构，以保证和验证程序的正确性，而不能有合理的结构，以保证和验证程序的正确性，而不能随心所欲。随心所欲。结构化程序设计结构化程序设计规定了以下三种基本结规定了以下三种基本结构作为程序的基本单元构作为程序的基本单元（1）顺序结构顺序结构 N-S 图（2）判断选择结构判断选择结构A块块B块块A 块B 块满足条件满足条件Y NA块 B块条件条件A块块B块块（3）循环结构循环结构YN当型：先判断后执行当型：先判断后执行 N-S 图

11、 N Y 直到型：先执行后判断直到型：先执行后判断条件条件A 块A 块 执行 A 块直到条件满足为止当条件满足时 执行 A 块由以上三种基本单元结构可以派生出其他多种形式由以上三种基本单元结构可以派生出其他多种形式的结构。所谓的结构。所谓结构化程序结构化程序=三种基本结构所组成的程序三种基本结构所组成的程序.特点：特点：（1）有（只有）一个入口）有（只有）一个入口（2）有（只有）一个出口）有（只有）一个出口（3）结构中每一部分都应有被执行到的机会）结构中每一部分都应有被执行到的机会（4）没有死循环（无终止的循环）没有死循环（无终止的循环）N-S图图结构化流程图结构化流程图例例2 2 用用N-S

12、N-S图表示图表示S=0N=1 S+1/N=S N+1=N直到N100为止打印 S 值例例1用用N-S图表示图表示例例3N=0T=0 输入 AA+T TN+1 N直到N100 为止打印 TL=1N=1S=1SUM=1L+2 L-S SN+1 NSUM+S/L SUM直到N 100 为止|S/L|0.005是 否打印0.005项打印0.005项1-5利用电脑解题的全过程利用电脑解题的全过程（1）明确所需解决的问题）明确所需解决的问题（2）分析问题，构造模型：建立数学模型）分析问题，构造模型：建立数学模型（3）选择适当的计算方法）选择适当的计算方法（4）确定算法）确定算法（5）根据正确的算法画出流

13、程图，）根据正确的算法画出流程图，NS图图（6）根据）根据“图图”，进行，进行Coding（7）上机调试上机调试（8）正式使用）正式使用（9）编写说明）编写说明1.6.11.6.1发展简介发展简介发展简介发展简介历史悠久，底蕴丰富，生命力旺盛历史悠久，底蕴丰富，生命力旺盛l1957年运行第一个年运行第一个FORTRAN。l19581963年出现年出现FORTRAN。l1966年年ANSI公布公布FORTRAN66，向下兼容。向下兼容。l1978年年ANSI公布公布FORTRAN77l1991年年FORTRAN90lFORTRAN951-6重新认识重新认识FORTRAN1.6.2FORTRAN9

14、0951.6.2FORTRAN9095的的的的新特点新特点新特点新特点1.引入数组运算引入数组运算2.提高了数值计算的功能提高了数值计算的功能3.数据类型的参数化数据类型的参数化4.用户定义的数据类型用户定义的数据类型5.用户定义的运算与赋值用户定义的运算与赋值6.引入指针的概念引入指针的概念7.引入数据模块及过程定义的功能引入数据模块及过程定义的功能如如“人人”的统计信息：姓名、年龄、的统计信息：姓名、年龄、ID等等TYPEPERSONTYPEPERSONCHARACTER(LEN=10)NAMECHARACTER(LEN=10)NAMEREALAGEREALAGEINTEGERIDINTE

15、GERIDENDTYPE,PERSONENDTYPE,PERSONFORTRAN9095FORTRAN9095的的的的先进性表现在：先进性表现在：先进性表现在：先进性表现在：l增加许多具有现代特点的项目与语句，用新增加许多具有现代特点的项目与语句，用新的控制结构实现选择分叉与重复操作，保证的控制结构实现选择分叉与重复操作，保证了程序的结构化了程序的结构化l增加了结构块、模块及过程调用的灵活性，增加了结构块、模块及过程调用的灵活性，使得源程序易读易维护使得源程序易读易维护l吸收其他语言的优点，淘汰过时的语句吸收其他语言的优点，淘汰过时的语句l增加了多字节字符集的数据类型以及相应的增加了多字节字符

16、集的数据类型以及相应的函数，可以使用多种语言函数，可以使用多种语言1.6.3FORTRAN1.6.3FORTRAN与其他语言的比较与其他语言的比较与其他语言的比较与其他语言的比较C C语言语言语言语言一种集高级语言特性一种集高级语言特性（可读性和可移植性）（可读性和可移植性）与低级语言特性与低级语言特性（可直接对硬件操作）（可直接对硬件操作）于一身的语于一身的语言言优点：优点：优点：优点：语言简洁、紧凑，使用方便灵活，书写格语言简洁、紧凑，使用方便灵活，书写格式自由。运算符和数据类型丰富，结构化程式自由。运算符和数据类型丰富，结构化程序语言序语言缺点：缺点：缺点：缺点：语法限制不严格语法限制不

17、严格广泛应用于系统设计和应用程序广泛应用于系统设计和应用程序1.6.3FORTRAN1.6.3FORTRAN与其他语言的比较与其他语言的比较与其他语言的比较与其他语言的比较MatlabMatlab语言语言语言语言MatrixLaboratory矩阵分析软件，矩阵分析软件，是一个高度集成的系统。是一个高度集成的系统。最初是在最初是在FORTRAN下写成；现在下写成；现在WINDOWS下运行的下运行的Matlab是是Mathworks公司在公司在C语言下开发语言下开发的。的。优点优点优点优点：操作方便，容易掌握。：操作方便，容易掌握。为大学生所青睐为大学生所青睐相比之下，相比之下，相比之下，相比之

18、下，FORTRANFORTRAN具有：具有：具有：具有：1.近近50年的丰富积累，资源不浪费，对原有程年的丰富积累，资源不浪费，对原有程序向下兼容。而序向下兼容。而C语言与语言与Matlab才才20多年多年2.FORTRAN书写和语法要求严格，更适合于书写和语法要求严格，更适合于严谨的科学计算。而严谨的科学计算。而C对数组不提供越界检查，对数组不提供越界检查，容易出错，而且不容易查出容易出错，而且不容易查出3.FORTRAN9095可以直接对矩阵和复数进行可以直接对矩阵和复数进行运算。而运算。而C语言则要用多重循环语言则要用多重循环4.如：如：C=A+B4.在并行计算中独领风骚在并行计算中独领

19、风骚。如：深蓝、银河如：深蓝、银河5.FORTRAN是一种编译语言，运行速度快；是一种编译语言，运行速度快；而而Matlab则是类似则是类似Basic的解释语言的解释语言1.7VisualFortran操作界面简介操作界面简介l建立一个新的建立一个新的Project:File/NewProjectFortranConsoleProgram保存保存*.DSWl生成一个新的程序文件生成一个新的程序文件l用用Build菜单编译并执行运行程序菜单编译并执行运行程序l下次修改程序：下次修改程序：openworkspacel要写新程序可另外建立一个要写新程序可另外建立一个project.不能不能在同一个在同一个project中写二个独立的程序中写二个独立的程序