《FORTRAN90程序设计3讲义教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《FORTRAN90程序设计3讲义教材（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、FORTRAN90语言程序设计,计算机中心 楚红 2006.12,第3部分 循环结构程序设计,带循环变量的DO循环结构 不带循环变量的DO循环结构 DO-WHILE控制的循环结构 循环的嵌套 循环结构程序设计举例,有循环变量的DO循环结构,有循环变量DO结构的格式 DO V = E1 , E2 , E3 循环体 ENDDO DO循环语句由三部分组成：DO语句、循环体和ENDDO语句。 DO语句是DO循环的开始语句，指定用于控制循环执行的有关参数（初始值、终止值和步长），决定是否执行循环体。 DO是关键词，表示DO循环结构的入口语句。 V是循环变量，循环变量的类型可以为整型或实型，E1，E2，E
2、3可以是整型或实型常数、变量、表达式。 E1称为循环变量的初始值；E2称为循环变量的终止值； E3称为循环变量的步长，当步长为1时，该项可以省略。 在循环开始时，E1，E2，E3应有确定的值。 由于实型数据在进行数据转换时，可能出现误差，因此，在使用循环变量、E1、E2和E3时，最好定义为整型。,有循环变量的DO循环结构,DO循环结构的执行过程为： (1) 先计算E1、E2、E3的值，然后转换为与循环控制变量相同的类型； (2) 给循环控制变量赋初值V=E1； (3) 计算循环次数，计算公式为： R = MAX ( INT ( ( E2 - E1 + E3 ) / E3 ), 0 ) 例如，若
3、DO语句为“DO L = 2, 20, 2”，循环次数为：R = MAX ( INT ( ( 20 2 + 2 ) / 2 ) , 0 ) = 10； (4) 检查循环次数，当R 0时，执行循环体；当 R0时，跳过循环体，循环结构执行结束； (5) 当执行到循环终端语句时，循环变量按步长增值，循环变量 = 循环变量 + E3； (6) 循环次数减1：R = R 1 ；返回 (4) 继续执行。,注意事项,(1)E3的缺省意味着循环步长为1，此时E3前面的逗号也必须省略。例如： DO I = 1 , 10 , 1 DO I = 1 , 10 两者含义相同。 (2) 若循环次数R 0，按R = 0处
4、理，则循环一次也不会被执行。例如： DO I = 10 , 1 , 2 循环变量R = INT ( ( 1 - 10 + 2 ) / 2 ) = -3，一次也不会执行循环。 (3) E1、E2、E3的类型应与循环变量相同。当E1、E2、E3的类型与循环变量不相同时， 在循环执行时，系统将E1、E2、E3转换成循环变量的类型。 例如：DO I = 1.6 , 3.6 , 1.6 应先将实型转化成整形，即：DO I = 1 , 3 , 1,因此循环次数是3次，而不是2次。,注意事项,(4) 循环变量在循环体中可以被引用，但不能被重新赋值。例如，下面的用法是错误的： DO I = 1 , 10 I
5、= I * I ENDDO 因为循环变量在循环体内不能被赋值，若改成：J = I * I 则就正确了。 (5) E1、E2、E3的值在循环体中被改变后，不影响循环次数的计算。因此，试图通过改变循环体中E1、E2、E3的值来改变循环次数是不可能的。例如： J = 10 DO I = 1 , J J = 20 ENDDO !该循环次数在循环体执行之前已计算好，共执行10次，不会因为循环体内J值的改变而增加循环次数。,注意事项,(6)可以不经过ENDDO语句退出循环，即将执行控制从循环体内转移到循环体外。也可在循环体内转移，但不能从循环体外转移到循环体内。例如： DO I = 1, 20 IF (
6、I * 3 = 100 ) GOTO 100 ENDDO 100 PRINT * , I * 3 (7)DO循环和其它结构 ( 如块IF结构、CASE结构 ) 可以相互嵌套使用，但结构的嵌套必须是完整嵌套，不允许结构的交叉。,有循环变量的DO循环结构,DO循环结构的命名 DO循环结构名： DO V = E1 , E2 , E3 循环体 ENDDO DO循环结构名 例3.1 求N！的值 因为N！= 1 * 2 * 3 * * N。该题显然是一个累积问题的计算，存放累积的变量的初值应为1。源程序,PROGRAM CALCULATE_FACTORIAL IMPLICIT NONE INTEGER :
7、 N, T, I READ *, N T = 1 DO I = 1, N T = T * I END DO PRINT *, T END PROGRAM CALCULATE_FACTORIAL,引申 例如求解如下表达式。,有循环变量的DO循环结构,例3.3 求FIBONACCI数列：1，1，2，3，5，的前40个数。 分析：FIBONACCI数列的递推公式为：F1=1，F2=1 ， ( N3 ) 根据递推公式可知，FIBONACCI数列从第3顶开始，等于前2顶之和。因而程序只需一个DO循环，采取辗转赋值法即可。,有循环变量的DO循环结构,例3.4 判断一个整数N是否为素数。 所谓素数，是一个正
8、整数，该数只能被1和它本身整除。那么判断一个数N是否为素数就是将其被2到(N 1)之中的所有整数整除，如果都不能整除，则N为素数。实际上根据数论知识，判断N是否为素数，不必将N被2到(N 1)整除，只要被2到 (若 不是整数，取其整数部分)整除即可。,PROGRAM EXAM IMPLICIT NONE INTEGER : N , I , J, SWITCH READ * , N J = SQRT ( REAL ( N ) ) SWITCH = 1 DO I = 2 , J IF ( MOD ( N , I ) = = 0 ) SWITCH = 0 END DO IF ( SWITCH = =
9、 1 ) THEN PRINT * , N , IS A PRIME NUMBER ELSE PRINT * , N, IS NOT A PRIME NUMBER END IF END,无循环变量DO结构,在DO循环结构中，当DO语句中仅包含关键词DO而无循环变量控制或条件控制时，称为无循环变量的重复DO结构。它的形式为： DO结构名 : DO 循环体 ENDDO DO结构名 方括号内的DO结构名是可选项，作用是给DO结构命名。 重复DO结构是一个无休止的死循环。尽管在语法上没有错误，但程序却不能正常结束。 因此，必须在循环体中加入能在满足某种条件时停止循环的语句。,中断语句( EXIT、CY
10、CLE ),中断语句包括EXIT语句和CYCLE语句，用来强行控制或改变程序的执行顺序。 1.EXIT语句 EXIT语句功能：在循环体执行过程中强制性终止循环，将执行控制转移到当前循环之外的第一条语句执行。 EXIT语句的一般格式为： EXIT DO循环结构名,EXIT语句使用说明: (1) EXIT语句通常是作为逻辑IF语句的内嵌语句来使用，其作用是有条件中断，形式为： IF (逻辑表达式) EXIT 结构名 (2) 当EXIT语句中没有指定结构名时，则跳出当前结构。 (3) 结构化程序设计方法不提倡使用EXIT语句，但在某些情况，使用EXIT语句可简化程序。,中断语句( EXIT、CYCL
11、E ),2.CYCLE语句 CYCLE语句功能：用于终止执行本次循环中剩余的语句，重新执行下一轮循环。 CYCLE语句的一般格式为： CYCLE DO循环结构名 CYCLE语句通常是作为逻辑IF语句的内嵌语句来使用，其作用是有条件转移，形式为： IF ( 逻辑表达式 ) CYCLE DO循环结构名,中断语句( EXIT、CYCLE ),例3.5 输入一组整数，求这组数的正数的个数及正数的总和。当输入数据等于0时终止循环。 PROGRAM MAIN IMPLICIT NONE INTEGER : K , SUM = 0 , NUM = 0 DO READ * , K IF ( K = =0 )
12、EXIT IF ( K 0 ) CYCLE NUM = NUM + 1 SUM = SUM + K ENDDO PRINT *, NUM = , NUM , SUM = , SUM END,中断语句( EXIT、CYCLE ),例3.6 运用重复DO结构编写一个程序：求两个正数M和N的最大公约数及最小公倍数。 用辗转相除法来求最大公约数。例如，若输入49和35两个数，先用49除以35，余数为14，再用35为被除数，14为除数做除法，余数为7，再将14为被除数，7为除数做除法，此时余数为零，最后为除数的7就是最大公约数。最小公倍数则等于M乘以N，再除以最大公约数。,PROGRAM EXAM IM
13、PLICIT NONE INTEGER M , N , T, P, R , K READ *, M , N P = M * N IF ( M N ) THEN T = M ; M = N ; N = T END IF R = MOD ( M , N ) DO IF ( R = = 0 ) EXIT M = N N = R R = MOD ( M , N ) ENDDO K = P / N PRINT *, N , K END,中断语句( EXIT、CYCLE ),IMPLICIT NONE INTEGER： I, J, K, N PARAMETER ( N = 10 )! 定义循环上界 PRI
14、NT *, LOOP: 1ST 2ND 3RD LOOP1 : DO I = 1 , N! 外层循环，结构名LOOP1 IF ( I 3 ) EXIT LOOP1! 当I 3时，跳出外层循环 PRINT ( 11X , I2 ) , I LOOP2 : DO J = 1, N! 中层循环，结构名LOOP1 IF ( J 2) CYCLE LOOP2 IF (I = = 2 .AND. J 1 ) EXIT LOOP2 PRINT ( 21X , I2 ) , J LOOP3: DO K = 1, N! 内层循环，结构名LOOP1 IF ( K 2 ) CYCLE LOOP3 IF (I = =
15、 1 .AND. J 1) EXIT LOOP2 ! 跳出内层和中层循环 PRINT ( 31X , I2) , K END DO LOOP3 END DO LOOP2 END DO LOOP1,DO-WHILE结构,DO-WHILE循环的一般形式为： 结构名： DO WHILE ( 逻辑表达式 ) 循环体 ENDDO 结构名 结构名是为DO-WHILE结构的命名，用法同前面对块IF、CASE等结构的命名类似，可以缺省。 关键词DO WHILE称为DO WHILE语句，是循环的入口。关键词ENDDO称为ENDDO语句，是循环的出口。 DO WHILE中的逻辑表达式是判断循环体是否被执行的条件，
16、书写时应放在括号内。,DO-WHILE结构,DO-WHILE结构的执行过程为： (1) 计算逻辑表达式的值； (2) 当逻辑表达式的值为“真”时，执行循环体，遇到ENDDO语句后返回到 (1) 继续。当逻辑表达式的值为“假”时，退出循环结构。,DO-WHILE结构,例3.9输入两个正数M、N，求最大公约数和最小公倍数。 例3.10 用下面的级数计算的近似值，精度要求第N项的值小于10-5时结束。 ， 使用DO-WHILE语句来判断，当某一项的值小于精度要求时，退出循环。,循环的嵌套,在一个DO循环中又完整地包含一个DO循环，称为DO循环的嵌套或多重循环。例如，打印一个99的乘法表，可用下面的程序实现： INTEGER：I，J DO I = 1, 9 DO J = 1, 9 K = I * J PRINT * , I ,
