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Fortran用法全面总结

作者:互联网

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http://icbc168.blog.163.com/blog/static/12708398420109424254552/
https://www.cnblogs.com/guosj/p/3716171.html

一、概述

1、名词解释

Fortran=Formula Translator/Translation,一看就知道有什么特色了:可以把接近数学语言的文本翻译成机械语言。
的确,从一开始,IBM设计的时候就是为了方便数值计算和科学数据处理。设计强大的数组操作就是为了实现这一目标。Fortran奠定了高级语言发展的基础。
现在Fortran在土木工程和机械领域应用很广。

2、Fortran的主要版本及差别

按其发展历史,Fortran编译器的版本其实很多。现在在广泛使用的是Fortran 77和Fortran90。Fortran 90在Fortran 77基础上添加了不少使用的功能,
并且改良了F77编程的版面格式,所以编程时推荐使用F90。鉴于很多现成的程序只有F77版本,有必要知道F77的一些基本常识,至少保证能够看懂F77程序。以下是F77和F90的一些格式上的区别。
Fortran 77 固定格式(fixed format),程序代码扩展名:.f或.for
(1)若某行以C,c或*开头,则该行被当成注释;
(2)每行前六个字符不能写程序代码,可空着,或者15字符以数字表明行代码(用作格式化输入出等);772为程序代码编写区;73往后被忽略;
(3)太长的话可以续行,所续行的第六个字符必须是"0"以外的任何字符。
Fortran 90 自由格式(free format), 扩展名:.f90
(1)以"!"引导注释;
(2)每行可132字符,行代码放在每行最前面;
(3)以&续行,放在该行末或下行初。
以下都是讨论Fortran 90。

3、Fortran的一些特点,和C的一些不同 其实很多,在下面涉及具体方面时可以看到。这里只是大致提一些。

(1)不分大小写
(2)每句末尾不必要写分号
(3)程序代码命令间的空格没有意义
(4)不像C,Fortran不使用{ }
(5)数据类型多出了复数和逻辑判断类型。
比如复数类型 complex :: a !声明复数的方法
复数显然方便了科学计算,满足了工程方面需求 a=(1.0,2.0) ! a=1+i
(6)多出了乘幂运算。乘幂除了整数还可以是实数形式。
如开方,开立方 a=4.0**0.5,a=8.0**(1.0/3.0)
(7)数组有一些整体操作的功能;可以方便的对部分元素进行操作
(8)有些情况下可以声明大小待定的数组,很实用的功能

4、Fortran的基本程序结构 先看一看所谓的"Hello Fortran"程序。

program main !程序开始,main是program的名字,完全自定义 write(,) "Hello" !主程序 stop
!终止程序 end [program[main]] !end用于封装代码,表示代码编写完毕。[ ]中的内容可省略,下同。
再看一段实用一些的程序,好有点感性认识。程序用于计算圆柱的表面积,要求输入底面半径。其中展示了Fortran的一些特色用法。
程序摘自维基。其实是一个叫www.answers.com的网上引的维基的网页。推荐去看看!能查到不少有意思的东西。 program cylinder
!给主函数起个名字 ! Calculate the area of a cylinder.
! Declare variables and constants.
! constants=pi
! variables=radius squared and height
implicit none
! Require all variables to be explicitly declared !这个一般都是要写上的。
下面会进一步说明。 integer :: ierr character :: yn real :: radius, height, area real, parameter :: pi = 3.1415926536 !这是常量的声明方法
interactive_loop: do !do循环,Fortran中的循环可以加标签,如d前面的 !interactive_loop就是标签
! Prompt the user for radius and height
! and read them.
write (,) 'Enter radius and height.' !屏幕输出
read (,,iostat=ierr) radius,height !键盘输入。isotat的值用判断输入成功否。
! If radius and height could not be read from input,
! then cycle through the loop.
if (ierr /= 0) then
write(,) 'Error, invalid input.'
cycle interactive_loop !cycle 相当于C里的continue
end if
! Compute area. The ** means "raise to a power."
area = 2 * pi * (radius**2 + radiusheight) ! 指数运算比C方便
! Write the input variables (radius, height)
! and output (area) to the screen.
write (
,'(1x,a7,f6.2,5x,a7,f6.2,5x,a5,f6.2)') &
!"&"表示续行。这里还显示了格式化输出 'radius=',radius,'height=',height,'area=',area yn = ' ' yn_loop: do !内嵌的另一个do循环
write(,) 'Perform another calculation? y[n]' read(*,'(a1)') yn if (yn'y' .or. yn'Y') exit yn_loop
if (yn'n' .or. yn'N' .or. yn==' ') exit interactive_loop end do yn_loop !结束内嵌do循环
end do interactive_loop
end program cylinder

Fortran程序的主要结构就是这样了。一般还会有些module的部分在主函数前,函数在主函数后。

二、数据类型及基本输入输出

1、数据类型,声明及赋初值

(1)integer: 短整型kind=2, 长整型kind=4 integer([kind=]2) :: a=3 如果声明成integer:: a,则默认为长整型。 !"::" 在声明并同时赋初值时必须要写上;
类型名后面有形容词时也必须保留::;其他情况可略去 !所谓形容词,可以看一下这个。比如声明常数 real,parameter :: pi=3.1415926 。parameter就是形容词。
(2)real:单精度kind=4(默认),双精度kind=8 real([kind=]8) :: a=3.0 还有指数的形式,如1E10为单精度,1D10为双精度
(3)complex 单精度和双精度 complex([kind=]4) b
(4)character character([len=]10) c !len为最大长度
(5)logical logical*2 :: d=.ture. (等价于logical(2)::d=.ture.)
(6)自定义类型type:类似于C中的struct Fortran 77中给变量赋初值常用DATA命令,可同时给多个变量赋初值 data a,b,string /1, 2.0, 'fortran'/
与C不同的是,Fortran中变量不声明也能使用,即有默认类型(跟implicit命令有关)。按照默认的定,以i,j,k,l,m,n开头的变量被定义为integer,其余为real。
取消该设置需在程序声明部分之前implicit none。彭国伦建议一般都使用该语句。
另一点关于声明的不同是Fortran有"等价声明": integer a,b equivalence(a,b) 使得a,b使用同一块内存。这样可以节省内存;
有时可精简代码。如:equivalence(很长名字的变量如三维数组的某个元素,a),之后使用a来编写程序就简洁多了。

2、基本输入输出 输入:read(,) a !从键盘读入 输出:write(,) "text" !在屏幕上输出。Fortran 77用' text'。

Fortan 90中一般" "和' '都可 print ,"text" !只能用于屏幕输出 (,)完整写为(unit=,fmt=)。
其中unit为输入/输出位置,如屏幕,文件等;fmt为格式。如这两项都写成
,则按默认的方式进行,即上面描述的。print后面的*表示按默认格式输出。

三、流程控制

1、运算符

(1)逻辑运算符
== /= > >= < <= !Fortran 90用法
.EQ. .NE. .GT. .GE. .LT. .LE. !Fortran 77用法
(2)涉及相互关系的集合运算符
.AND. .OR. .NOT. .EQV. .NEQV. ! 仅.NOT.连接一个表达式,其余左右两边都要有表达式(可以是logical类型的变量)
.EQV. 当两边逻辑运算值相同时为真
.NEQV. 当两边逻辑运算值不同时为真

2、IF

(1) 基本 :

if(逻辑判断式) then
……
end if
如果then后面只有一句,可写为
if(逻辑判断式) …… !then和end if可省略

(2) 多重判断:

if(条件1) then
……
else if(条件2)then
……
else if (条件3)then
……
else
……
end if

(3) 嵌套:

if(逻辑判断式) then
if(逻辑判断式) then
if(逻辑判断式) then
else if(逻辑判断式) then
……
else
……
end if
end if
end if

(4) 算术判断:

program example
implicit none
real c
write (,) "input a number"
read (,) c
if(c) 10,20,30 !10,20和30为行代码,根据c小于/等于/大于0,执行10/20/30行的程序
10 write (,) "A"
goto 40 !goto可实现跳到任意前面或后面的行代码处,但用多了破坏程序结
20 write (,) "B"
goto 40
30 write (,) "C"
goto 40
40 stop
end

3、SELECT CASE

类似于C的switch语句
select case(变量)
case(数值1) ! 比如case(1:5)代表1<=变量<=5会执行该模块
…… !case(1,3,5)代表变量等于1或3或5会执行该模块
case(数值2) !括号中数值只能是integer,character或logical型常量,不能real型

case default
……
end case

4、PAUSE, CONTINUE

pause暂停程序执行,按enter可继续执行
continue貌似没什么用处,可用作封装程序的标志

四、循环

1、DO

do counter=初值, 终值, 增/减量 !counter的值从初值到终值按增/减量变,
…… !counter每取一个值对应着一次循环。
增/减量不写则认为1
……
…… !循环主体也没有必要用{}
…… end do Fortran 77中不是用end do来终止,
而是下面这样子:
do 循环最后一行的行代码
counter=初值, 终值, 增/减量
…… 行代码 …… !这是do的最后一行

2、DO WHILE

do while(逻辑运算) …… …… end do 类似于C中的while(逻辑运算) {……}。
一开始那个计算圆柱表面积的程序中,应该也算是这一类。不过它是通过内部的if语句来控制循。看来也是可以的,不过在这本书上没看到这样写。其实应该也可以归于下面这种。

3、没看到和C里面的do{……}while(逻辑运算); 相对应的循环语句,不过可以这样,保证至少做一循环:

do while(.ture.)
……
……
if(逻辑运算) exit !exit就好比C里面的break。C里的continue在Fortran里是cycle
end do

4、Fortran的一个特色:带署名的循环

可以这样,不易出错: outer: do i=1,3 inner: do j=1,3 …… end do inner end do outer
还可以这样,很方便: loop 1: do i=1,3 loop2: do j=1,3 if(i3) exit loop1 !exit终止整个循环loop1 if(j2) cycle loop2
!cycle跳出loop2的本次循环,进行loop2的下次循环 write(,) i,j end do loop2 end do loop1 还有一些循环主要用于Fortran中的数组运算,为Fortran特有,很实用。

五、数组

1、数组的声明

和C不同的是,Fortran中的数组元素的索引值写在()内,且高维的也只用一个(),如 integer a(5) !声明一个整型一维数组
real :: b(3,6) !声明一个实型二维数组 类型可以是integer, real, character, logical或type。最高可以到7维。
数组大小必须为常数。但是和C语言不同,Fortran也有办法使用大小可变的数组,方法如: integer, allocatable :: a(

标签:总结,do,end,函数,用法,Fortran,数组,integer
来源: https://www.cnblogs.com/liangxuran/p/16323476.html