Fortran语法Word格式.docx
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!
"
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Fortran90。
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,满足了工程方面的需求
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"
HelloFortran"
程序。
programmain
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]
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,要求输入底面半径和高。
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
的网上引用的维基的网页。
推荐去看看!
能查到不少有意思的东西。
programcylinder
给主函数起个名字
Calculatetheareaofacylinder.
Declarevariablesandconstants.
constants=pi
variables=radiussquaredandheight
implicitnone
Requireallvariablestobeexplicitlydeclared
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do前
面的interactive_loop就是标签
Prompttheuserforradiusandheight
andreadthem.
write(*,*)'
Enterradiusandheight.'
屏幕输出
read(*,*,iostat=ierr)radius,height
键盘输入。
isotat的值用于判断
输入成功否。
Ifradiusandheightcouldnotbereadfrominput,
thencyclethroughtheloop.
if(ierr/=0)then
write(*,*)'
Error,invalidinput.'
cycleinteractive_loop
cycle相当于C里的continue
endif
Computearea.The**means"
raisetoapower."
area=2*pi*(radius**2+radius*height)
指数运算比C方便
Writetheinputvariables(radius,height)
andoutput(area)tothescreen.
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:
内嵌的另一个do循环
Performanothercalculation?
y'
read(*,'
(a1)'
)yn
if(yn=='
y'
.or.yn=='
Y'
)exityn_loop
n'
N'
)exitinteractive_loop
enddoyn_loop
结束内嵌do循环
enddointeractive_loop
endprogramcylinder
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。
三、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有;
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
Fortran77中给变量赋初值常用DATA命令,可同时给多个变量赋初值
dataa,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)。
按照默认的规定,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
部分之前加implicitnone。
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"
:
integera,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
字的变量比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:
text"
在屏幕上输出。
Fortran77用'
text'
。
Fortran90
一般"
"
和'
都可
print*,"
只能屏幕输出
(*,*)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
果这两项都写成*,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。
四、流程控制
1、运算符
(1)逻辑运算符
==
/=
>
=
<
Fortran90用法
.EQ..NE..GT..GE..LT..LE.
Fortran77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
……
endif
如果then后面只有一句,可写为
if(逻辑判断式)……
then和endif可省略
(2)多重判断:
……
elseif
else
endif
(3)嵌套:
if(逻辑判断式)then
elseif(逻辑判断式)then
else
没必要跟C语句多时用{}了,因为有endif
(4)算术判断:
programexample
implicitnone
realc
write(*,*)"
inputanumber"
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"
goto40
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构
20
B"
goto40
30
C"
40
stop
end
3、SELECTCASE
类似于C的switch语句
selectcase(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,不能是real型
casedefault
endcase
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
五、循环
1、DO
docounter=初值,终值,增/减量
counter的值从初值到终值按增/减量变化,
……
counter每取一个值对应着一次循环。
增/减量不写则
默认为1
循环主体也没有必要用{}
enddo
Fortran77中不是用enddo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、DOWHILE
dowhile(逻辑运算)
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语句来控制循环。
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,保证至少做一次循环:
dowhile(.ture.)
if(逻辑运算)exit!
exit就好比C里面的break。
C里的continue在Fortran里是cy
cle
4、Fortran的一个特色:
带署名的循环可以这样,不易出错:
outer:
doi=1,3
inner:
doj=1,3
enddoinner
enddoouter
还可以这样,很方便:
loop1:
doi=1,3
loop2:
if(i==3)exitloop1
exit终止整个循环loop1
if(j==2)cycleloop2
cycle跳出loop2的本次循环,进行loop2的下一次循环
write(*,*)i,j
enddoloop2
enddoloop1
还有一些循环主要用于Fortran中的数组运算,为Fortran特有,很实用。
六、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(),如下
integera(5)
声明一个整型一维数组
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,方法如下:
integer,allocatable:
a(:
)!
声明
大小可变经过某个途径得知所需数组大小size之后,用下面的语句:
allocate(a(size))
配置内存空间之后该数组和通过一般方法声明的数组完全相同。
与C不同,Fortran索引值默认为从1开始,而且可以在声明时改变该规则:
integera(-3:
1)
索引值为-3,-2,-1,0,1
integerb(2:
3,-1:
3)!
b(2~3,-1~3)为可使用的元素
2、数组在内存中的存放
和C不同,Fortran中的数组比如a(2,2)在内存中存放顺序为a(1,1),a(2,1),a(1,2),a(2,2)。
原则是
先放低维的元素,再放高维的元素。
此规则称为columnmajor。
3、赋初值
(1)最普通的做法:
integera(5)
dataa/1,2,3,4,5/
或integer:
a(5)=(/1,2,3,4,5/)
若integer:
a(5)=5,则5个元素均为5
对于integer:
a(2,2)=(/1,2,3,4/)
根据数组元素在内存中存放的方式,等价于赋值a(1,1)=1,a(2,1)=2,a(1,2)=3,a(2,2)=4
(2)利用Fortran的特色:
隐含式循环。
看例子就明白了。
integeri
data(a(i),i=2,4)/2,3,4/
(a(i),i=2,4)表示i从2到4循环,增量为默认值1
还可以这样:
a(5)=(/1,(2,i=2,4),5/)
五个元素分别赋值为1,2,2,2,5
b(5)=(/i,i=1,5/)
五个元素分别赋值为1,2,3,4,5
还可以嵌套
data((a(i,j),i=1,2),j=1,2)=/1,2,3,4/!
a(1,1)=1,1(2,1)=2,a(1,2)=3,a(2,2)=4
4、操作整个数组
设a,b为相同类型、维数和大小的数组
a=5
所有元素赋值为5
a=(/1,2,3/)!
这里假设a为一维,a
(1)=1,a
(2)=2,a(3)=3
a=b
对应元素赋值,要求a,b,c维数和大小相同,下同
a=b+c
a=b-c
a=b*c
a=b/c
a=sin(b)
内部函数都可以这样用
5、操作部分数组元素
a为一维数组
a(3:
5)=(/3,4,5/)!
a(3)=3,a(4)=4,a(5)=5
a(1:
5:
2)=3
a
(1)=3,a(3)=3,a(5)=3
)=5
a(3)以及之后的所有元素赋值为5
3)=b(4:
6)
类似于这种的要求左右数组元素个数相同
a(:
)=b(:
2)
a
(1)=b(1,2),a
(2)=b(2,2),以此类推
6、WHERE
where形式上类似于if,但只用于设置数组。
设有两个同样类型、维数和大小的数组a,b
[34mwhere(a<
3)
b=a
a中小于3的元素赋值给b对应位置的元素
endwhere
再如:
where(a(1:
3)/=0)c=a!
略去了endwhere,因为只跟了一行where可嵌套,也
可类似do循环有署名标签。
7、FORALL
有点像C中的for循环:
forall(triplet1[,triplet2[,triplet3…]],mask)
其中triplet形如i=2:
6:
2,表示循环,最后一个数字省略则增量为1
例如:
forall(i=1:
5,j=1:
5,a(i,j)<
10)
a(i,j)=1
endforall
又如:
forall(i=1:
5,a(i,j)/=0)a(i,j)=1/a(i,j)
forall也可以嵌套使用,好比C中for循环的嵌套。
七、函数
Fortran中函数分两类:
子程序(subroutine)和自定义函数(function)。
自定义函数本质上就是数学上的函数,一般要传递自变量给自定义函数,返回函数值。
子程序不一定是这样,可
以没有返回值。
传递参数要注意类型的对应,这跟C是一样的。
1、子程序
目的:
把某一段经常使用的有特定功能的程序独立出来,可以方便调用。
习惯上一般都把子程序放在主程序结束之后。
形式:
subroutinename(parameter1,parameter2)
给子程序起一个有意义的名字。
可以传递参数,这样可以有返回值。
括号内也可以空着,代
表不传递参数。
integer:
parameter1,parameter2
需要定义一下接收参数的类型。
接下来的程序编写跟主程序没有任何差别。
mreturn!
跟C不同,这里表示子程序执行后回到调用它的地方继续执行下面的程序。
不一定放在最后。
可以放在子程序的其他位置,作用相同;
子程序中return之后的部分不再执行。
end[subroutinename]
调用:
使用call命令直接使用,不需要声明。
在调用处写:
callsubroutinename(parameter1,parameter2)
注意点:
a.子程序之间也可相互调用。
直接调用就是了,像在主程序中调用子程序一样。
b.传递参数的原理和C中不同。
Fortran里是传址调用(callbyaddress/reference),就是传递时用的参数和子程序中接收时用的参数使用同一个地址,尽管命名可以不同。
这样如
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