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FORTRAN语言语法

(2011-06-09 09:04:11)
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校园

分类: 工作篇

FORTRAN是世界上最早出现的高级编程语言,是工程界最常用的编程语言,它在科学计算中(如航空航天、地质勘探、天气预报和建筑工程等领域)发挥着极其重要的作用。经过40多年的发展,伴随着FORTRAN语言多次版本的更新及相应开发系统的出现,其功能不断完善,最新版本的开发系统几乎具备了VC、VB的所有特点,如图形界面编程、数据库等。目前,工科院校开设的计算机编程语言课首选仍然是FORTRAN:<

说实话,从科技发展的趋势来说这不是好事。您可以设想一下,如果需要用鹅毛笔抄写大量的古籍是什么感受!
强烈建议阅读《发掘C#特性赋予科学计算项目以威力》

1FORTRAN77四则运算符

+ - * / **(其中**表示乘方)
在表达式中按优先级次序由低到高为: +或-→*或/→**→函数→()

2FORTRAN77变量类型

2.1 隐含约定:I-N规则

凡是以字母I,J,K,L,M,N六个字母开头的,即认为是整型变量,其它为实型变量。

2.2 用类型说明语句确定变量类型:可以改变I-N规则

INTEGER

整型

REAL

实型

DOUBLEPRECISION

双精度实型

COMPLEX

复型,赋值形式为(实部,虚部),如D=(8.76E+0.5,-67.8E-3),C=(3.0,6.3),如果含表达式则用CMPLX,如C=CMPLX(3.0*A,6.0+B)

LOGICAL

逻辑型,逻辑常量有“T”和“F”,“T”表示“.TRUE.”,“F”表示“.FALSE.”

CHARACTER*N

字符型,N为字符串长度,可以在变量名称后重新指定长度,如CHARACTER*8 STR1,STR2*10,赋值形式为STR2='I''M ABOY.'

2.3 用IMPLICIT语句将某一字母开头的全部变量指定为所需类型

如 IMPLICIT REAL(I,J)
三种定义的优先级别由低到高顺序为:I-N规则→IMPLICIT语句→类型说明语句,因此,在程序中IMPLICIT语句应放在类型说明语句之前。

2.4 数组的说明与使用

使用I-N规则时用DIMENSION说明数组,也可在定义变量类型同时说明数组,说明格式为:数组名(下标下界,下标上界),也可省略下标下界,此时默认为1,例:
DIMENSIONIA(0:9),ND(80:99),W(3,2),NUM(-1:0),A(0:2,0:1,0:3)
REAL IA(10),ND(80:99)使用隐含DO循环进行数组输入输出操作:例如
WRITE(*,10)('I=',I,'A=',A(I),I=1,10,2)
10FORMAT(1X,5(A2,I2,1X,A2,I4))

2.5 使用DATA语句给数组赋初值

变量表中可出现变量名,数组名,数组元素名,隐含DO循环,但不许出现任何形式的表达式:例如
DATA A,B,C/-1.0,-1.0,-1.0/
DATA A/-1.0/,B/-1.0/,C/-1.0/
DATA A,B,C/3*-1.0/CHARACTER*6 CHN(10)
DATACHN/10*''/INTEGERNUM(1000)
DATA(NUM(I),I=1,500)/500*0/,(NUM(I),I=501,1000)/500*1/

3FORTRAN77程序书写规则

·程序中的变量名,不分大小写;

·变量名称是以字母开头再加上1到5位字母或数字构成,即变更名字串中只有前6位有效;

·一行只能写一个语句;

·程序的第一个语句固定为PROGRAM程序名称字符串

·某行的第1个字符至第5个字符位为标号区,只能书写语句标号或空着或注释内容;

·某行的第1个字符为C或*号时,则表示该行为注释行,其后面的内容为注释内容;

·某行的第6个字符位为非空格和非0字符时,则该行为上一行的续行,一个语句最多可有19个续行;

·某行的第7至72字符位为语句区,语句区内可以任加空格以求美观;

·某行的第73至80字符位为注释区,80字符位以后不能有内容。

4FORTRAN77关系运算符

.GT.大于
.GE.天于或等于
.LT.小于
.LE.小于或等于
.EQ.等于
.NE.不等于.AND. 逻辑与
.OR.逻辑或
.NOT.逻辑非
.EQV.逻辑等
.NEQV.逻辑不等
运算符优先级由高到低顺序为:()→**→*或/→+或-→.GT.或.GE.或.LT.或.LE.或.EQ.或.NE.→.NOT.→.AND.→.OR.→.EQV.或.NEQV

5FORTRAN77语句

语句

说明

备注

WRITE(*,*)X1,X2

输出语句

第一个*号是指输入输出文件设备号或其它设备,如果不指定则是指显示器或打印机,第二个*号是指表控格式语句的行号,如不指定则用默认格式

PRINT*,X1,X2

输出语句

*号是指表控格式语句的行号,如不指定则用默认格式

READ*,X1,X2

输入语句

*号是指表控格式语句的行号,如不指定则用默认格式

FORMAT(格式符)

请见附录一。

请见附录二。

END

结束程序或子程序


STOP[N]

结束程序并输出信息[N]

[N]为数字或字符串信息

PAUSE[N]

暂停程序执行并输出信息[N],输入回车后继续执行

[N]为数字或字符串信息

PARAMETER(PI=3.14)

参数语句,用来定义常量,在程序中应放在类型说明语句之后


EQUIVALENCE (变量表)

等价语句,()内变量共用一个存储单元。

EQUIVALENCE(X1,X2,…XN),(X1,X2,…XN),…

COMMON X1,……

公用语句,其后变量相等,用来在程序单位间传递数据,同时可以用来说明数组。程序中可有一个无名公用区和多个有名公用区。

无名公用区:在主程序各子程序中相同,均在可执行语句之前,如
COMMONA(5),I
有名公用区:名称放在两个“/”之间,如
COMMON//X1,X2,X3/C1/X4,X5,X6

OPEN (说明项1)

打开旧文件或创建新文件

说明项1中内容:UNIT=N, FILE=NAM,STATUS=STR1, ACCESS=STR2, FORM=STR3, RECL=C, BLANK=STR4, ERR=BH,IOSTAT=M
其中:
1.N=1~99;
2.NAM为文件名,可以是字符常量或变量;
3.STR1='NEW'时新建文件;'OLD'时打开文件;'SCRATCH'时表示临时文件,关闭时自动删除,且不能与FILE=NAM项共存;'UNKNOWN'时由计算机系统规定文件状态;
4.STR2为文件存取方式,'SEQUENTIAL'表示顺序存取,'DIRECT'表示直接存取,省略此项时表示按顺序存取;
5.STR3为记录格式说明,'FORMATTED'表示记录按有格式形式存放,'UNFORMATTED'表示记录按无格式形式存放。省略此项时,对于顺序文件是有格式的,对于直接存取文件是无格式的;
6.C表示记录长度,以字节为单位,直接存取文件必指定,顺序文件必省略;
7.STR4表示数字值格式输入字段中空格含意,'NULL'时表示忽略不计,'ZERO'时表示按0计。省略此项时按0计;
8.BH表示出错时处理语句行标号,可以省略此项;
9.M为整数,出错时返回该整数,可以省略此项。

CLOSE (说明项2)

关闭已打开文件

说明项2中内容:UNIT=N,STATUS=STR5,ERR=BH,IOSTAT=M
其中STR5为文件关闭状态,'KEEP'时保留,'DELETE'删除,省略此项时为保留;
ERR=BH,IOSTAT=M可以省略。

REWIND (说明项3)

将文件读写指针置于文件开头

说明项3中内容:UNIT=N,ERR=BH,IOSTAT=M
ERR=BH,IOSTAT=M可以省略

BACKSPACE (说明项3)

将文件读写指针回退一行


6FORTRAN77选择判断语句

6.1 逻辑IF语句

IF (逻辑表达式)程序语句

6.2 无ELSE块

IF(逻辑表达式)THEN
程序块
END IF

6.3 标准选择

IF(逻辑表达式)THEN
程序块1
ELSE
程序块2
END IF

6.4 多重选择块

IF(逻辑表达式1)THEN
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程序块1
ELSE IF (逻辑表达式2)THEN
程序块2
ELSE IF (逻辑表达式2)THEN
程序块2
......
ELSE IF (逻辑表达式N)THEN
程序块N
ELSE
程序块N+1
END IF

7FORTRAN77循环语句

7.1GO TO语句

标号程序行
程序块
GOTO 标号

7.2DO语句

DO标号,记数变量=起始值,终止值,步距”语句,如
DO标号,N=1,100,1
程序块
标号CONTINUE

7.3DO WHILE 语句

DO标号,WHILE(PI.EQ.3.14159)
程序块
标号CONTINUE

7.4DO UNTIL语句

DO标号,UNTIL (逻辑表达式)”语句,如
DO标号,UNTIL(PI.GT.3.14159)
程序块
标号CONTINUE

8FORTRAN77内部函数

INT(X)

将数字串或数值X转换为整型数

REAL(X)

将数字串或数值X转换为实型数

DBEL(X)

将数字串或数值X转换为双精度型数

CMPLX(X)

将数字串或数值X转换为复型数

CHAR(X)

将数值X转换为字符(0≤X≤255)

ICHAR(X)

将字符X转换为整数

AINT(X)

截去X的小数部分

ANINT(X)

将X舍入到最接近的整数

NINT(X)

将X舍入到最接近的整型数

ABS(X)

返回X的绝对值

MOD(X1,X2)

返回X1/X2的余数

SIGN(X1,X2)

取X2的符号,取X1的绝对值

DIM(X1,X2)

当X1>X2时,等于X1-X2,当X1≤X2时,等于0

DPROD(X1,X2)

双精度乘(X1,X2均为实数)

AIMAG(X)

返回字符串X的虚部

CONJG(X)

返回字符串X的共轭

MAX(X1,X2,X3,...,XN)

返回X1,X2,X3,...,XN中最大值

MIN(X1,X2,X3,...,XN)

返回X1,X2,X3,...,XN中最小值

SQRT(X)

返回X的平方根(X≥0)

EXP(X)

返回E的X次方

LOG(X)

返回以E为底的X的对数即自然对数(X>0)

LOG10(X)

返回以10为底的X的对数即常用对数(X>0)

SIN(X)

返回弧度值X的正弦值

COS(X)

返回弧度值X的余弦值

TAN(X)

返回弧度值X的正切值

ASIN(X)

返回弧度值X的反正弦值

ACOS(X)

返回弧度值X的反余弦值

ATAN(X)

返回弧度值X的反正切值

SINH(X)

返回X的双曲正弦值

COSH(X)

返回X的双曲余弦值

TANH(X)

返回X的双曲正切值

LEN(X)

返回字符串X的长度

INDEX(X1,X2)

返回字符串X2在字符串X1中的位置,不包含时返回0

LGE(X1,X2)

如果字符串X1≥X2则等于.TRUE.,否则等于.FALSE.

LGT(X1,X2)

如果字符串X1>X2则等于.TRUE.,否则等于.FALSE.

LLE(X1,X2)

如果字符串X1≤X2则等于.TRUE.,否则等于.FALSE.

LLT(X1,X2)

如果字符串X1<X2则等于.TRUE.,否则等于.FALSE.



9FORTRAN77函数与子程序

9.1FORTRAN77语句函数

·当函数十分简单,用一条语句足以定义时(允许使用继续行)才用;

·应该放在所有可执行语句之前和有关类型说明语句之后,是非执行语句;

·只在其所在程序单位中有意义;

·语句函数中的虚参就是变量名,不能是常量、表达式或数组元素等;

·语句函数定义语句中的表达式可以包含已经定义过的语句函数、外部函数或内部函数。

·语句函数通过表达式得一个函数值,此数值类型必须与函数名的类型一致。语句函数的使用同内部函数相同。
语句函数例子:
YMJ(R)=3.14159265*R*R
ZMJ=YMJ(5)

9.2FORTRAN77自定义函数

定义格式:
类型说明 FUNCTION 函数名(虚拟参数1,虚拟参数2,……,虚拟参数N)
程序块(可以含有RETURN)
函数名=函数值
END
调用格式与内部函数相同。

9.3FORTRAN77子程序

定义格式:
SUBROUTINE子程序名(虚拟参数1,虚拟参数2,……,虚拟参数N)
程序块(可以含有RETURN)
END
调用格式:
CALL子程序名(实在参数1,实在参数2,……,实在参数N)
数据块子程序:只是用来给有名公用区中的变量赋初值,格式如下:
BLOCKDATA 子程序名
DATA语句块
END


附录一、FORTRAN77控制输入输出格式
1.在打印输出时,每一行第1个字符不显示,用来控制纵向走纸或显示行。

第1个字符

作用

空格

正常回车换行

0

回车并跳过1行

1

换页

+

只回车不换行

其它

通常是回车换行

2.输入小数时,自带小数点优先。
3.输出字段宽度不够时用*号填充。

附录二、FORTRAN77控制输入输出格式语句

1

IW或IW.M

整数型

W为字段宽度,M为最少数字位数

2

FW.D

实数型

D为小数位数

3

EW.D或EW.DEE

指数实数型

E为指数位数,通常为3或4

4

GW.M

自动实数型


5

DW.D

双精度型


6

LW

逻辑型


7

A或AW

字符型

不指定W时自动

8

'字符串'

插入字符串

两个'表示一个字符'

9

NH字符串

插入长度为N的字符串


10

NX

插入N个空格


11

RIW,R(NX,IW.M)

R个IW,R个(NX,IW.M)

R为重复系数

12

/

换行


13

,$

禁止换行


附录三、FORTRAN77相关资源

FORTRAN是世界上最早出现的高级编程语言,是工程界最常用的编程语言,它在科学计算中(如航空航天、地质勘探、天气预报和建筑工程等领域)发挥着极其重要的作用。经过40多年的发展,伴随着FORTRAN语言多次版本的更新及相应开发系统的出现,其功能不断完善,最新版本的开发系统几乎具备了VC、VB的所有特点,如图形界面编程、数据库等。目前,工科院校开设的计算机编程语言课首选仍然是FORTRAN:<


FORTRAN教程(幻灯片)
http://www.cnvf.com/
http://bbs.matwav.com/user/download/305189/16-Fortran.ppt
http://www.jinr.ru/programs/cpc_ind8/ind_cd8.htm
http://blog.csdn.net/yuanqingfei/articles/76294.aspx
http://www.csit.fsu.edu/~burkardt/f_src/f_src.html
http://www.devlib.org/Programming/Languages/Fortran/index.php
http://www.cnvf.com/
http://www.ask.com/

编程爱好者
http://www.programfan.com/
下载Fortran90 Handbook(Complete ANSI / ISO Reference) http://web.lasg.ac.cn/download/computing/Fortran90Handbook.pdf
CompaqVisual Fortran Programmer's Guide
http://web.lasg.ac.cn/download/computing/Compaq-Visual-Fortran-Programmers-Guide.pdf
Fortran 90and Computational Science
http://web.lasg.ac.cn/download/computing/fortran90-and-computational-science.ps
Fortran 90chinese
http://web.lasg.ac.cn/download/computing/Fortran-90-chinese.pdf

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