第一章FORTRAN語言程序設(shè)計(jì)初步

主要內(nèi)容：FORTRAN源程序的結(jié)構(gòu)FORTRAN源程序的書寫格式FORTRAN源程序的編輯與運(yùn)行數(shù)據(jù)類型、常數(shù)、變量算數(shù)運(yùn)算符和算術(shù)表達(dá)式FORTRAN內(nèi)部函數(shù)§1.1

FORTRAN源程序的結(jié)構(gòu)FORTRAN程序的結(jié)構(gòu)是塊式結(jié)構(gòu)主程序第一個(gè)輔程序第n個(gè)輔程序{{{……………………ENDEND……………………END……………………(一)一個(gè)FORTRAN程序由一個(gè)主程序和若干個(gè)(可以是0個(gè))輔程序構(gòu)成。一個(gè)程序單位由一系列語句組成。一個(gè)程序單位可以看成一塊，程序單位之間是相互獨(dú)立的，編譯程序一次可以編譯一個(gè)完整的程序也可以單獨(dú)編譯一個(gè)程序單位，而由連接裝配程序?qū)⑷舾蓚€(gè)編譯好的程序單位裝配成一個(gè)可執(zhí)行程序，交付執(zhí)行。

(二)主程序的第一個(gè)語句可以是PROGRAM語句，并且它只能作為主程序的第一個(gè)語句出現(xiàn)，而不能出現(xiàn)在任何其它地方。PROGRAM語句用于給程序命名。

(三)任何一個(gè)程序單位，其最后一行必須是END語句，它標(biāo)志著程序單位的結(jié)束。FORTRAN并沒有規(guī)定程序單位之間的位置關(guān)系，習(xí)慣上，總是把主程序放在前面。

(四)FORTRAN的全部語句可分為兩大類：可執(zhí)行語句和非執(zhí)行語句。一個(gè)程序單位的執(zhí)行，是從它的第一個(gè)可執(zhí)行語切開始，按照執(zhí)行序列依次往下執(zhí)行?？刂普Z句可能改變語句的執(zhí)行次序。然而，一旦控制轉(zhuǎn)移到某個(gè)語句之后，則仍然從該語句開始，依次往下執(zhí)行。例：編寫FORTRAN程序，求解一元二次方程的一組實(shí)根。求跟公式如下：第一步：畫流程圖開始輸入系數(shù)a、b、cd=0？計(jì)算重根輸出重根計(jì)算兩個(gè)實(shí)根輸出兩個(gè)實(shí)根結(jié)束>0<0=0矩形框描述一般處理步驟菱形框描述某個(gè)判斷條件斜邊框描述輸入輸出步驟橢圓框描述程序開始或結(jié)束圓框描述程序的連接箭頭表示程序的路徑和方向流程圖符號(hào)說明：第二步：編寫程序§1.2

FORTRAN源程序的書寫格式FORTRAN不區(qū)分大小寫，每行只能在80列內(nèi)書寫，并把80列分為4個(gè)區(qū)；(2)1-5列：標(biāo)號(hào)區(qū)(1-5位整數(shù)，第一列為“*”或“C”時(shí)，為注釋行；(3)第6列：續(xù)行標(biāo)志區(qū)(續(xù)行標(biāo)志是字符集中除零和空格之外的任意字符，最多19個(gè)續(xù)行)(4)7-72列：語句區(qū)(一行只能寫一條語句)(5)73-80列：語句注釋區(qū)§1.3

FORTRAN源程序的編輯與運(yùn)行一、創(chuàng)建源程序文件并編寫源程序二、編譯并連接源文件三、運(yùn)行編譯：高級(jí)語言→機(jī)器語言理解高級(jí)語言查找錯(cuò)誤通過編輯程序?qū)⒕帉懞玫腇ORTRAN77程序送入計(jì)算機(jī)，并建立一個(gè)存放該源程序的文件。將所有編譯后的程序單位連接成一個(gè)可執(zhí)行的文件一、數(shù)據(jù)類型§1.4

數(shù)據(jù)類型、常數(shù)、變量

整型(INTEGER)實(shí)型(REAL)雙精度型(DOUBLEPRECISION)復(fù)型(COMPLEX)邏輯型(LOGICAL)字符型(CHARACTER)二、常量整型常量、實(shí)型常量、雙精度型常量、復(fù)型常量、邏輯型常量、字符型常量1，整型常量(只能由正負(fù)號(hào)和數(shù)字這兩種字符組成)正數(shù)、負(fù)數(shù)、零5、-13、0優(yōu)點(diǎn)：所表示的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，計(jì)算機(jī)處理的速度較快存貯：計(jì)算機(jī)用四個(gè)字節(jié)(32位二進(jìn)制數(shù))來存貯一個(gè)整型量。這時(shí)，整型量的變化范圍應(yīng)為-2147483648≤N≤

2147483647(即-231至231-1)之間。計(jì)算機(jī)用八個(gè)字節(jié)(即64位二進(jìn)制數(shù))來存貯一個(gè)整型量。這時(shí)，整型量的變化范圍應(yīng)為-9223372036854775808≤N≤

9223372036854775807(即在-263至263-1之間)。2，實(shí)型常量小數(shù)形式：.6037.027.603指數(shù)形式：58.E358E3注意：.E5E5E0.5優(yōu)點(diǎn)：實(shí)型數(shù)據(jù)可表示的范圍比整型數(shù)據(jù)大。缺點(diǎn)：實(shí)型數(shù)據(jù)的精度不如整型數(shù)據(jù)高；計(jì)算機(jī)處理的速度較整型數(shù)據(jù)低。表示形式：3，雙精度型常量表示形式：指數(shù)形式：2.5D12，-6.0D10，.354D8，156D-2注：雙精度數(shù)精度的提高是用降低速度和多占用內(nèi)存換來的。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，如果實(shí)型數(shù)的精度巳滿足需要，就不要使用雙精度型數(shù)。說明：

1．所有雙精度型數(shù)都是雙精度實(shí)數(shù)而不是整數(shù)。如雙數(shù)度數(shù)1.23456D5表示123456.0，而不是整數(shù)123456。它是浮點(diǎn)數(shù)，只能近似表示整數(shù)123456的值，不是它的精確表示。

2．字母D是編譯系統(tǒng)識(shí)別雙精度常數(shù)的標(biāo)志，決不能省掉。例如，π的雙精度值可以寫作3.1415926535897D0。如果不寫D0，寫成3．1415926535897，則編譯系統(tǒng)將斃它看作一般實(shí)型數(shù)。存入內(nèi)存時(shí)，由于所占空間只有雙精度數(shù)的一半，后半部分的有效數(shù)字將被截去，達(dá)不到高精度的目的。即使對于零，也應(yīng)寫成0.0D0形式。4，復(fù)型常量36.2+4.1i

表示為(36.2，4.1)1.

83-24.6i

表示為(1.83，-24.6)3.0-1.5×1015i

表示為(3.0，-1.5E15)表示形式：40+0i

表示為(40，0)FORTRAN語言中，復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部也可由整數(shù)構(gòu)成有的FORTRAN語言中，復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部也可由雙精度數(shù)構(gòu)成(1.2D0，5.0D0)FORTRAN77中共有兩個(gè)邏輯常量，它們是：.TRUE.和.FALSE.注意：每個(gè)都是以點(diǎn).開頭和結(jié)束。.TRUE.表示“真”，.FALSE.表示“假”。它們主要用在條件判斷上。5，邏輯型常量例如：‘FORTRAN77’，‘X+Y’，‘A+B’，‘1988.1.12’6，字符型常量單撇號(hào)內(nèi)的字符串中的字符可以是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)允許使用的任意字符。注意：用一對單撇號(hào)括住的字符串中至少應(yīng)包含一個(gè)字符?？崭褚彩且粋€(gè)FORTRAN77的字符。例如：‘XYZ’和‘XYZ’是不同的字符常量。字符常量的值是單撇號(hào)所括住的字符串，但單撇號(hào)不包括在內(nèi)，它只是一個(gè)分界符，用來標(biāo)志字符中的起止。如果字符串中包括單撇號(hào)，可用連續(xù)的中間不帶空格的兩個(gè)單撇號(hào)表示。例如：‘IDON”TKNOW’的值為字符串IDON’TKNOW。三、變量變量的概念：在程序的執(zhí)行期間其值可以改變的量。每個(gè)變量在同一時(shí)刻只能有一個(gè)確定的值。變量名：第一個(gè)字符必須是字母，第一個(gè)字符后可跟1-5個(gè)字母或數(shù)字。變量名不區(qū)分大小寫

變量中的空格不起作用

允許變量名與FORTRAN中特定含義的字(如sin、end等)同名。

盡量見名知意(如omega，Pi)FORTRAN77中可通過三種方法來說明變量的類型：(a)通過顯式類型說明語句來說明(b)通過隱式說明(c)通過IMPLICIT隱含語句說明變量類型：整型變量、實(shí)型變量、雙精度型變量、復(fù)型變量、邏輯型變量、字符型變量(a)通過顯式類型說明語句來說明INTEGERK，D，SREALA，B，CCOMPLEXD,E,FDOUBLEPRECISIONA，D，F(xiàn)LOGICALL，SCHARACTEROKREAL*4A，B，CCOMPLEX*8A，B，CREAL*8A，B，CCOMPLEX*16A，B，C(b)隱式命名規(guī)則I—N規(guī)則：如不加專門說明，I—N開頭的變量為整型，其它字母開頭的變量為實(shí)型。

(c)IMPLICIT隱含說明語句：把某一個(gè)字母開頭的所有變量都改變?yōu)橥活愋?/p>

IMPLICITINTEGER(A，B)，REAL(I—M)說明:(1)優(yōu)先級(jí)：類型說明語句>IMPLICIT語句>I—規(guī)則；

(2)類型說明語句位于所有可執(zhí)行語句的前面，IMPLICIT語句位于最前面；(3)IMPLICITNONE取消IMPLICT和I—N規(guī)則；

(4)只在本程序單位內(nèi)有效?！?.5

算數(shù)運(yùn)算符和算術(shù)表達(dá)式

五種算術(shù)運(yùn)算符：加減乘除乘方算術(shù)表達(dá)式：運(yùn)算元素→常數(shù)變量函數(shù)等運(yùn)算符括號(hào)→

(…)算術(shù)表達(dá)式的運(yùn)算規(guī)則：

1．若表達(dá)式中有一個(gè)以上的運(yùn)算項(xiàng)，必須用算術(shù)運(yùn)算符將它們隔開。例如ABC只代表一個(gè)運(yùn)算項(xiàng)，而不能代表A乘B乘C的運(yùn)算。當(dāng)寫成A*B*C時(shí)，才表示是A乘B乘C的運(yùn)算。所以乘號(hào)不能省略。

2．兩個(gè)運(yùn)算符不能緊鄰，如A÷

(-B)不能寫成A/-B，而應(yīng)寫成A/(-B)。

3運(yùn)算的優(yōu)先次序?yàn)椋?)→函數(shù)→**→*、/→+、-，同一級(jí)中按自左往右順序進(jìn)行運(yùn)算。4．“-”運(yùn)算符與加減號(hào)具有相同的級(jí)別，它相當(dāng)前面加一個(gè)零。5．多次乘方的運(yùn)算，按由右向左組合。

6．無大、中、小括號(hào)之分。一律用小括號(hào)．因此應(yīng)持別注憨括號(hào)的層次配對關(guān)系。表達(dá)式運(yùn)算中的類型問題1，運(yùn)算量類型相同，結(jié)果仍為原類型6/4=1.5？6.0/4.0=1.5I*J/K=I/K*J？I*J/K≠I/K*J2**(-1)=0.5？2**(-1)=02，運(yùn)算類型不同，先將低級(jí)運(yùn)算量轉(zhuǎn)化為高級(jí)類型，然后進(jìn)行同級(jí)運(yùn)算量的運(yùn)算。2.5*44→4.0

2.5*4.0=10.03.0*(1/2)/2.0=2*3/2**2=1.5*(4/3*2)+6=3.0*1/2/2.0=2*3/2.0**2=1.5*4/3*2+6=0190.751.510FORTRAN77規(guī)定允許混合運(yùn)算，但不同類型量之間的轉(zhuǎn)換是要花費(fèi)機(jī)器時(shí)間的。因此，最好使表達(dá)式中的運(yùn)算量具有相同的類型，如：

8*6.5／3*1.5／T最好寫成：8.0*6.5／3.0*1.5／T。整型量之間的運(yùn)算速度比實(shí)型量快，整型乘方運(yùn)算尤其快。例如：2**3比2**3.0快，而且準(zhǔn)確度高。如果指數(shù)是正整數(shù)，最好寫成整型。如：x**2．A**3等。和整型量的運(yùn)算相比，實(shí)型量的運(yùn)算較慢，而且它只能近似地代表一個(gè)值(有誤差)。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定表達(dá)式的類型。注意：運(yùn)算中有效位數(shù)造成的誤差和計(jì)算結(jié)果的溢出問題0.001+1000002-10000011000002-1000001+0.0011/3+1/3+1/31.0/3/0+1.0/3.0+1.0/3.010E30*10E20/10E1510E30/10E15*10E20寫算術(shù)表達(dá)式時(shí)，應(yīng)注意運(yùn)算次序。例：§1.6

FORTRAN內(nèi)部函數(shù)

在計(jì)算機(jī)程序中經(jīng)常需要使用數(shù)學(xué)中的一些函數(shù)，如：三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)等。FORTRAN77將一些經(jīng)常使用的函數(shù)編成一系列獨(dú)立的子程序，供用戶程序調(diào)用。系統(tǒng)會(huì)按函數(shù)名從函數(shù)庫中找出實(shí)現(xiàn)該函數(shù)的程序段，將它插入到用戶目標(biāo)程序中。FORTRAN77提供的這種函數(shù)稱標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)(即庫函數(shù))，又稱內(nèi)部函數(shù)。例如：內(nèi)部函數(shù)的調(diào)用：函數(shù)名(自變量列表)

1．自變量應(yīng)該用括號(hào)括起來，如SINX是不正確的寫法，而SIN(X)是正確的寫法。

2．三角函數(shù)的單位是弧度，而不是度。SIN(1)表示是一個(gè)弧度的正弦值而不是