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1、Fortran,Chapter 3 Fortran 的基本事項,3,高階語言發展年表,圖片來源: http:/ 在 IBM 704 上發展 1957：IBM發表，Fortran Formula Translator 1966：American Standards Association 制訂 Fortran 66 鑑於各家編輯器無法相容，故統一標準 American Standards Association:美國國家標準局(ANSI)的前身 1978：ANSI 公布 Fortran 77 標準 刪去部分內容，新增邏輯與輸出入方面的功能 1992：國際標準組織 ISO 公布 Fortran 9
2、0 標準 與 77 版本差異大 加入物件導向、提供指標與加強陣列功能、自由格式寫作 1997：國際標準組織 ISO 公布 Fortran 95 標準 加強平行運算 Fortran 200x,書面格式,Fixed Format是舊式的寫法，有較多的限制，Fixed Format副檔名用 *.F 或 *.FOR 。 Free Format則是Fortran 90以後新增的作法，以副檔名做為區隔，Free Format使用 *.F90。,字元集,英文26個字母 A-Z與a-z 數字 0-9 22個特殊符號 :=+-*/(),.!”%&;?$_ (空白鍵),Fixed Format（固定格式） 字元位
3、置意義： 第 1 字元：如果是字母 C 或 c 或是星號 *，本行視為註解 第 1-5 字元：空白，或是一組數字為本行程式的代號 第 6 字元：放上 0 以外的字元，表示為接續上一行程式碼 第 7-72 字元：程式碼寫作區域 第 73 字元以後：不使用，編輯器會忽略，有些則發出錯誤訊息 程式碼之間多餘的空格不具意義，僅作分隔與方便閱讀 配合打孔卡片所發展，Fortran 90之後可採用Free Format,例如：1:C FIXED FORMAT 2: PROGRAM FIXED 3: READ (*,10) A,B 4: 10 FORMAT (F5.1,F5.1) 5: SUM = A +
4、B 6: WRITE (*,20) 7: +SUM 8: 20 FORMAT (1X,F6.1) 9: END,註解,代碼,接續上一行,代碼,Free Format（自由格式） Fortran 90 開始使用，附加檔名為 *.F90 不再規定第幾字元有何特定用途 驚嘆號!後都是註解 每行可以寫作 132 字元 如有行號放在每行最前面 程式連接符號改為&，放在每行程式碼最前或最後，表連結前一行或是下一行,例如： 1:! free format 2: program free 3: read (*,10) a,b 4:10 format (f5.1,f5.1) 5: sum=a+b 6: writ
5、e (*,20) & 7: sum 8:20 format (1x,f6.1) 9: end,FORTRAN 的資料型態,整數 長整數-231+1231 (4 bytes) 短整數-215+1215 (2 bytes) 浮點數 單精確度 (4 bytes) 雙精確度 (8 bytes) 複數 (a+bi) 字元 邏輯判斷 True 1 False 0,Fortran 的數學運算式,加法+ 減法- 乘法* 除法/ 乘冪* 括號()優先權:括號乘冪除法=乘法減法=加法 22=2*2 2*A 2A,Fortran 的數學運算式,(A+B)*(C+D)/(2*(E+F),Chapter 4 輸出輸入的
6、宣告,輸出入指令,WRITE write(*,*) “Hello“ “*“星號意義： 前者代表使用預設輸出裝置（一般即為螢幕） 後者代表不特別設定輸出格式 嚴謹用法： write(UNIT=*,FMT=*) “Hello“ ! 使用預設輸出裝置，不設定特別格式 write(6,*) “Hello“ ! 使用螢幕輸出，不設定特別格式 write(UNIT=6,FMT=*) “Hello” ! 最嚴謹的寫法,PRINTprint *, “Hello“ print指令沒有指定輸出裝置的能力，只能針對螢幕輸出,變數宣告,變數名稱命名原則注意： 名稱可使用英文字母a-z、底線_、數字0-9（首字需為英文
7、字母） 變數名稱長度，F77規定至少支援1-6個字元，F90支援1-31個字元 雖未規定，但建議不要與執行指令相同（比如PRINT） 建議取有意義的英文單字，增加程式可讀性並減少出錯的機會 一般變數宣告請參閱：變數型態,變數型態,基本概念,以整數為例： integer a “a“為自己取的變數名稱，代表一個儲存整數的空間位置，稱為變數 宣告後透過該名稱來給予或提供變數內容，如： 1. program example 2. integer a, b 3. a = 3 ! 將a變數設定為3 4. b = a * 2 ! 將b變數設定為a*2，即3*2 5. print *, “a=“, a ! 寫
8、出a的內容 6. print *, “b=“, b ! 寫出b的內容 7. stop 8. end example,執行結果 a= 3 b= 9 使用注意： 等號意義代表將左邊變數的內容，設定成右邊的數值或計算結果 名稱命名等原則及注意事項，請參考變數宣告,整數型態 (INTEGERAL),integer a 使用注意： 計算結果無條件捨去小數部分 常見錯誤！ 如：a=3/2 a=1 、a=1/2 a=0 宣告未指定長度時，通常表示為長整數 2.長整數 - 使用4位元組（4 bytes, 32 bits） integer(kind=4) a ! F90新增作法 integer(4) b ! I
9、NTEGER*4 c ! F77傳統作法 可儲存範圍：-2,147,483,648 +2,147,483,647,3. 短整數 - 使用2位元組（2 bytes, 16 bits） integer(kind=2) a ! F90新增作法 integer(2) b ! INTEGER*2 c ! F77傳統作法 可儲存範圍：-32,768 +32,767 4. 部分編譯器支援 - 使用1位元組（1 bytes, 8 bits） integer(kind=1) a ! F90新增作法 integer(1) b ! INTEGER*1 c ! F77傳統作法 可儲存範圍：-128 +127,浮點數型
10、態 (REAL),real a 未指定kind值時，通常宣告為單精準度(kind=4) 單精準度 - 使用4位元組（4 bytes, 32 bits） real(kind=4) a ! F90新增作法 real(4) b ! REAL*4 c ! F77傳統作法 可表示範圍(PC)：1.18*10-38 3.40*1038 單精準度有效位數為6-7位，注意可能有以下問題： a = 1000000. + 0.1 a = 1000000. 常見錯誤，大數加小數！,2. 雙精準度 - 使用4位元組（8 bytes, 64 bits） real(kind=8) a ! F90新增作法 real(8)
11、b ! REAL*8 c ! F77傳統作法 可表示範圍(PC)：2.23*10-308 1.79*10308 雙精準度有效位數為15位 3. 使用注意： 常數部分請加上“.0“，如3 3.0（只加“.“亦可） real a a= 1.5+3./2. a= 3.0 （3.與2.被視為浮點數） a= 1.5+3/2 a= 2.5 （3/2視為整數，小數無條件捨去） 常見錯誤！ 雙精準度(REAL*8)，常數請加上“d0“，如3 3.d0 常見 忽略！ 或採用 a = 1.0_4 表示 kind = 4 a = 1.0_8 表示 kind = 8 可用科學記號表示法，如 10,000,000,00
12、0 = 1E10 （1D10 代表雙精準度） 0.0000000001 = 1E-10 （1D-10代表雙精準度）,複數型態 (COMPLEX),complex a （複數由實部與虛部組成，a=x+yi，x 為實部、y 為虛部，皆為實數型態） 使用注意： 設定數值a = (x,y) ! a = x + yi ，若x=1.5，y=2.5，a=1.5 + 2.5i a = (1.5,2.5) ! a = 1.5 + 2.5i a = 1.5 ! a = 1.5 + 0i 2. 單精準度 - 使用兩個單精準浮點數 complex(kind=4) a ! F90新增作法 complex(4) b !
13、COMPLEX*8 c ! F77傳統作法 3. 雙精準度 - 使用兩個雙精準浮點數 complex(kind=8) a ! F90新增作法 complex(8) b ! COMPLEX*16 c ! F77傳統作法,字元與字串 (CHARACTER),character a （此例僅能儲存一個字元） 長度超過一個字元時，需指定長度，如需十個字元長度時： character(len=10) a ! F90新增作法 character(10) b ! CHARACTER*10 c ! F77傳統作法 CHARACTER*(10) d !,2. 使用注意： 設定字串變數： a = “Hello“
14、! F90使用單或雙引號來包裝字串 b = Hello ! F77使用單引號來包裝字串 c = “Thats right“ ! 使用雙引號中，有單引號不受影響 d = Thats right ! 使用單引號，字串又包含單引號時，請連續使用 兩個單引號 e = “”“Hello”“” ! 使用雙引號，字串又包含雙引號時，請連續使用兩 個雙引號，本例輸出為“Hello“ 設定部分字串： string(1:4) = “Good“ ! 指定1-4字元 string(5:5) = “ “ ! 指定第5字元 string(6:) = “morning“ ! 指定第6個字元以後的字串 使用 / 連接兩字串：
15、string_a = string_b / string_c 副程序中宣告為不定長度（依呼叫端長度決定）,邏輯變數 (LOGICAL),logical a使用注意： 設定邏輯變數： a = .true. ! 設定為真 a = .false. ! 設定為假 使用 WRITE 輸出時，僅顯示 T 或 F 但實務上邏輯變數很少用於輸出 通常不指定使用空間大小，由編輯器自行決定，最少只需1個位元(1 bit) 若指定使用4個位元組時（4 bytes, 32 bits） logical(kind=4) a ! F90新增作法 LOGICAL*4 b ! F77傳統作法 LOGICAL(4) c ! F77傳統作法 （也可使用2個位元組，將上例4換為2即可）,
