fortran语法手册.docx
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fortran语法手册
fortran语法手册
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*8STR1,STR2*10,赋值形式为STR2='I''MABOY.'
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IMPLICITREAL(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)
REALIA(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
DATAA,B,C/-1.0,-1.0,-1.0/
DATAA/-1.0/,B/-1.0/,C/-1.0/
DATAA,B,C/3*-1.0/CHARACTER*6CHN(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
IF(逻辑表达式)THEN
程序块1
ELSE
程序块2
ENDIF
6.4多重选择块
IF(逻辑表达式1)THEN
程序块1
ELSEIF(逻辑表达式2)THEN
程序块2
ELSEIF(逻辑表达式2)THEN
程序块2
......
ELSEIF(逻辑表达式N)THEN
程序块N
ELSE
程序块N+1
ENDIF
7FORTRAN77循环语句
7.1GOTO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
7.3DOWHILE语句
DO标号,WHILE(PI.EQ.3.14159)
程序块
标号CONTINUE
7.4DOUNTIL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
目录:
一、说明
二、概述
三、数据类型及基本输入输出
四、流程控制
五、循环
六、数组
七、函数
八、文件
一、说明
本文多数内容是我读彭国伦《Fortran95程序设计》的笔记。
只读到第九章,主要是3~9章,都是最基本的用法(原书共16章)。
这里主要摘录了我看书过程中总结的一些Fortran和C不同的地方,主要是语法方面。
希望这份笔记能够给学过C但没有接触过Fortran的同学带去一些帮助。
要想得更清楚些,推荐看一下原书,觉得作者真的写得很好,很清楚;如果有C语言的基础,看完前九应该很快的,花一两天就行了。
觉得如果耐心看完本文,基本功能应该也可以顺利用起来了。
外,由于我之前没有用过Fortran,这次为了赶文档看书又看得很粗浅,大多数东西看过之后都没得及仔细想,只是按着作者的意思去理解。
所以这份笔记还处于纸上谈兵的层次。
如果有不妥的方,希望大家指正。
谢谢!
文中蓝色的部分是程序代码,!
后面的内容为注释。
二、概述
1、名词解释Fortran=Formula Translator/Translation一看就知道有什么特色了:
可以把接近数学语言的文本翻译成机械语言。
的确,从一开始,IBM设计的时候就是为了方便数值计算和科学数据处理。
设计强大的数组操作就是为了实现这一目标。
ortran奠定了高级语言发展的基础。
现在Fortran在科研和机械方面应用很广。
2、Fortran的主要版本及差别按其发展历史,Fortran编译器的版本其实很多。
现在在广泛使用的是Fortran77和Fortran90。
ortran90在Fortran77基础上添加了不少使用的功能,并且改良了77编程的版面格式,所以编程时推荐使用90。
鉴于很多现成的程序只有77版本,有必要知道77的一些基本常识,至少保证能够看77程序。
以下是77和90的一些格式上的区别。
Fortran77:
固定格式(fixedformat),程序代码扩展名:
.f或.for
(1)若某行以C,c或*开头,则该行被当成注释;
(2)每行前六个字符不能写程序代码,可空着,或者1~5字符以数字表明行代码(用作格式化输入出等);7~72为程序代码编写区;73往后被忽略;(3)太长的话可以续行,所续行的第六个字符必须是"0"以外的任何字符。
Fortran90:
自由格式(freeformat),扩展名:
.f90
(1)以"!
"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[main]] !
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。
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d前面的!
interactive_loop就是标签
!
Prompttheuserforradiusandheightandreadthem.
write(*,*)'Enterradiusandheight.' !
屏幕输出
read(*,*,iostat=ierr)radius,height !
键盘输入。
isotat的值用判断输入成功否。
!
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=',areayn=''
yn_loop:
do !
内嵌的另一个do循环
write(*,*)'Performanothercalculation?
y[n]'
read(*,'(a1)')yn
if(yn=='y'.or.yn=='Y')
exityn_loop
if(yn=='n'.or.yn=='N'.or.yn=='')
exitinteractive_loop
enddoyn_loop !
结束内嵌do循环
enddointeractive_loopendprogramcylinder
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保留:
:
;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,bequivalence(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:
write(*,*)"text" !
在屏幕上输出。
Fortran77用'text'。
Fortan90中一般""和''都可
print*,"text" !
只能用于屏幕输出(*,*)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:
if(条件1)then
……
elseif(条件2)then
……
elseif(条件3)then
……
else
……
endif
(3)嵌套:
if(逻辑判断式)then
if(逻辑判断式)then
if(逻辑判断式)then
elseif(逻辑判断式)then
……
else
……
endif
endif
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
10write(*,*)"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
20write(*,*)"B"
goto40
30write(*,*)"C"
goto40
40stop
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, …… !
counter每取一个值对应着一次循环。
增/减量不写则认为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