Fortran实验指导书.docx

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Fortran实验指导书

Fortran90程序设计实验指导书

2007.01

实验一熟悉FORTRAN90软件开发环境

FORTRAN语言是最早出现的第一个计算机高级程序设计语言，它对计算机科学技术的发展产生过重要而深刻的影响。

FORTRAN90是FORTRAN语言的升级换代版本，它吸收和借鉴了现代程序设计语言的许多现代特性，以其强大功能和独特魅力越来越受到人们的欢迎。

任何程序设计语言都有一个与之相关联的软件开发环境。

DigitalVisualFORTRAN5.0是美国数据设备公司（DigitalEquipmentCorp.）和微软公司（MicrosoftCorp.）合作研制、开发、推出的FORTRAN90可视化软件开发环境，它成功地借鉴了MicrosoftDeveloperStudio可视化软件开发环境，使FORTRAN90软件的输入、编辑、编译、构建、运行和调试等工作，都可在MicrosoftDeveloperStudio可视化软件开发环境上高效、快捷地进行。

学习FORTRAN90及其程序设计,必须首先了解、学习和掌握与之相关联的MicrosoftDeveloperStudio可视化软件开发环境，为深入学习和掌握FORTRAN90及其程序设计奠定坚实基础。

本实验是学习和掌握MicrosoftDeveloperStudio软件开发环境的一次系统实验活动。

一．实验目的

1．了解FORTRAN90与软件开发环境的关系。

2．掌握FORTRAN90上机实验基本操作过程。

3．掌握FORTRAN90软件开发环境启动方法。

4．理解有关工作区、项目、文件的基本概念。

5．掌握工作区、项目、文件创建方法。

6．熟悉MicrosoftDeveloperStudio软件开发环境图形用户界面。

7．掌握程序的输入、编辑、编译、构建、运行方法。

8．了解软件开发环境常用菜单、工具按钮、环境窗口基本功能。

9．掌握文件、文件夹的移动、复制、删除等操作方法。

二．实验内容1

1．问题描述

现有长1500米，宽1000米的地块要拍卖建造住宅小区，地块中央有一半径为100米的圆形公共绿地不属于拍卖范围，每平方米地价为5000元。

编写程序计算该地块拍卖总价，并输出。

要求地块长宽和绿地半径数据从键盘输入。

2．算法设计

通过对该问题的分析研究，设计求解算法，并绘制流程图如图1-1所示。

结束

结束

图1-1计算地块总价程序流程图图1-2计算加油站月销售额程序流程图

3．程序编写

根据算法和流程图，设计和编写程序如下：

Ø !

班级：

?

?

?

Ø !

姓名：

?

?

?

Ø !

时间：

?

?

?

Ø !

计算地块拍卖价格

Ø PROGRAMmain

Ø REALlength,width,radius

Ø REAL:

:

unitprice=5000,totalprice,area

Ø PRINT*,’请输入地块长宽值：

’

Ø READ*,length,width

Ø PRINT*,’请输入绿地半径：

’

Ø READ*,radius

Ø area=length*width-3.1415*radius**2

Ø totalprice=unitprice*area

Ø PRINT*,‘地块总价为：

’，totalprice，’元。

’

Ø END

4．实验要求

◆创建新工作区:

shiyan01,工作区文件夹创建在D盘上。

◆在工作区shiyan01内创建新项目:

xm1,项目文件夹创建在工作区文件夹内。

◆在项目xm1内创建源程序文件:

chengxu1.f90,源程序文件创建在项目文件夹内，在源程序文件中编辑输入给定的源程序文本。

◆在项目xm1内创建辅助文档文件:

miaoshu1.txt,辅助文档文件创建在项目文件夹内，在辅助文档文件中编辑输入给定的问题描述文本。

◆在项目xm1内创建辅助文档文件:

suanfa1.doc,辅助文档文件创建在项目文件夹内，在辅助文档文件中编辑绘制给定的程序流程图。

◆编译源程序chengxu1.f90，构建可执行程序xm1.exe，运行可执行程序xm1.exe。

◆将输入数据和输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件末尾。

5．实验步骤

● 启动MicrosoftDeveloperStudio软件开发环境。

DigitalVisualFORTRAN5.0系统安装成功后，在桌面创建一个“DeveloperStudio”图标，在“开始”/“程序”菜单中创建“VisualFortran5.0”子菜单项。

通过桌面图标或“开始”菜单，可快速启动MicrosoftDeveloperStudio软件开发环境。

◆

双击桌面“DeveloperStudio”图标。

◆或单击“开始”/“程序”/“VisualFortran5.0”/“DeveloperStudio”菜单项。

弹出“MicrosoftDeveloperStudio”软件开发环境图形用户界面主窗口。

● 创建新工作区。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“Workspaces”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在“Location”文本框输入“D:

\”或单击右侧按钮查找指定D盘。

⏹ 在“Workspacename：

”文本框输入工作区名：

shiyan01。

⏹ 单击“Ok”按钮。

● 创建新项目。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“Projects”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在项目类型区单击选取“Win32ConsoleApplication”项目类型。

⏹ 单击选取“Addtocurrentworkspace”项。

⏹ 在“Projectname：

”文本框输入项目名：

xm1。

⏹ 在“Location”文本框取默认值“D:

\shiyan01\xm1”。

⏹ 单击“Ok”按钮。

● 创建源程序文件，编辑输入源程序文本。

源程序文件是项目中必不可少的文件。

一般项目创建后，首先要创建源程序文件，及时编辑输入源程序文本。

源程序文件有两种书写格式，一般选自由书写格式。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“Files”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在文件类型区单击选取“FortranFreeFormatSourceFile”文件类型。

⏹ 单击选取“Addtoproject”项，同时在下方列表框中选择项目xm1。

⏹ 在“Filename：

”文本框输入文件名：

chengxu1。

⏹ 在“Location”文本框取默认值“D:

\shiyan01\xm1”。

⏹ 单击“Ok”按钮,在右侧打开“源程序文档窗口”。

⏹ 在“源程序文档窗口”中编辑输入给定的源程序文本。

● 创建辅助文档文件，编辑输入问题描述文本。

一个好的软件，不仅要有源程序文件，而且还应有其它相关的辅助文档文件。

问题描述文档文件是软件文档的重要组成部分，便于随时了解程序有关的问题描述，有助于理解程序。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“Files”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在文件类型区单击选取“TextFile”文件类型。

⏹ 单击选取“Addtoproject”项，同时在下方列表框中选择项目xm1。

⏹ 在“Filename：

”文本框输入文件名：

miaoshu1。

⏹ 在“Location”文本框取默认值“D:

\shiyan01\xm1”。

⏹ 单击“Ok”按钮，在右侧打开“辅助文档窗口”。

⏹ 在“辅助文档窗口”中编辑输入给定的问题描述文本。

● 创建辅助文档文件，绘制程序流程图。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“OtherDocuments”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在文件类型区单击选取“MicrosoftWord文档”文件类型。

⏹ 单击选取“Addtoproject”项，同时在下方列表框中选择项目xm1。

⏹ 在“Filename：

”文本框输入文件名：

suanfa1。

⏹ 在“Location”文本框取默认值“D:

\shiyan01\xm1”。

⏹ 单击“Ok”按钮，在右侧打开“辅助文档窗口”。

文档窗口类似于Word软件窗口。

⏹ 在“辅助文档窗口”中绘制给定的程序流程图。

● 编译项目内源程序文件。

源程序文件是一个文本文件，它不能直接执行，必须通过编译过程将其编译转换为机器语言程序，才能在计算机上运行。

◆单击“Build”/“Compile”菜单，或“BuildMiniBar”/“Compile”工具按钮。

若源程序文本正确，则在下方“Output”窗口中显示信息“chengxu1.obj-0error（s）,0warning（s）”，同时在“debug”文件夹中创建中间文件“chengxu1.obj”，否则显示错误信息，需对照给定的源程序修改源程序文本，然后再进行编译，直到编译正确为止。

● 构建可执行程序文件。

编译成功后，所生成的中间文件（obj文件）还不能立即执行，需要通过构建生成可执行文件“exe文件”。

exe文件是能在任何环境中运行的可执行程序。

◆单击“Build”/“Build”菜单，或“BuildMiniBar”/“Build”工具按钮。

若源程序文本正确，则在下方“Output”窗口中显示信息“xm1.exe-0error（s）,0warning（s）”，同时在“debug”文件夹中创建可执行程序文件“xm1.exe”，否则显示错误信息，需对照给定的源程序修改源程序文本，然后再进行编译和构建，直到构建正确为止。

● 运行可执行程序文件。

构建成功后，生成的可执行文件（exe文件）能立即运行。

输入数据，便可获得结果数据。

◆单击“Build”/“Execute”菜单，或“BuildMiniBar”/“Execute”工具按钮。

◆弹出DOS操作方式文本窗口，根据要求输入有关数据信息，如：

长宽数据（1500,1000）和半径数据（100）。

输入结束后，在文本窗口输出结果，如：

“地块总价为：

7.3429248E+09元。

”。

● 将输入数据和输出数据以注释形式编辑输入到源程序文件末尾（每行首字符为“!

”）。

◆在左侧“Workspace”窗口中，双击项目xm1内“chengxu1.f90”源程序文件，打开源程序文档窗口，在文本下方以注释形式键入输入输出数据。

三．实验内容2

1．问题描述

某加油站有一个半径为5米，高为3米的储油罐，一个月约销售4罐油，每立方米油价格为500元。

编写程序计算该加油站月营业额。

要求销售数量从键盘输入。

2．算法设计。

通过对该问题的分析研究，设计求解算法，并绘制流程图如图1-2所示。

3．程序编写。

根据算法和流程图，设计和编写程序如下：

Ø !

班级：

?

?

?

Ø !

姓名：

?

?

?

Ø !

时间：

?

?

?

Ø !

计算加油站月销售额

Ø PROGRAMmain

Ø PARAMETER（pi=3.1415）

Ø INTEGER:

:

number

Ø REAL：

：

cubage,volumes,sale

Ø REAL：

：

radius=5.0,heigh=3.0,unitprice=500.0

Ø PRINT*,’请输入月销售油罐数量：

’

Ø READ*，number

Ø cubage=pi*radius*radius*heigh

Ø volumes=cubage*number

Ø sale=volumes*unitprice

Ø PRINT*,‘加油站月销售额：

’，sale，’元。

’

Ø END

1．4．实验要求

◆在工作区shiyan01内创建新项目:

xm2,项目文件夹创建在工作区文件夹内。

若工作区已关闭，则在创建项目前打开该工作区。

◆在项目xm2内创建源程序文件:

chengxu2.f90,源程序文件创建在项目文件夹内，在源程序文件中编辑输入给定的源程序文本。

◆在项目xm2内创建辅助文档文件:

miaoshu2.txt,辅助文档文件创建在项目文件夹内，在辅助文档文件中编辑输入给定的问题描述文本。

◆在项目xm2内创建辅助文档文件:

suanfa2.doc,辅助文档文件创建在项目文件夹内，在辅助文档文件中编辑绘制给定的程序流程图。

◆编译源程序chengxu2.f90，构建可执行程序xm2.exe，运行可执行程序xm2.exe。

◆将输入数据和输出结果以注释形式编辑输入到源程序文件末尾。

◆删除项目文件夹xm1和xm2内子文件夹debug，节约存储空间，以便软盘备份。

◆将删除debug文件夹后的工作区shiyan01文件夹移动或复制到软盘上。

2．5．实验步骤

本次实验步骤需要在前面实验步骤的基础上完成。

工作区shiyan01已经创建，缺省情况下，工作区已经打开，如果已经关闭，则将其打开。

新项目将在已打开的工作区内创建。

● 创建新项目。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“Projects”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在项目类型区单击选取“Win32ConsoleApplication”项目类型。

⏹ 单击选取“Addtocurrentworkspace”项。

⏹ 在“Projectname：

”文本框输入项目名：

xm2。

⏹ 在“Location”文本框取默认值“D:

\shiyan01\xm2”。

⏹ 单击“Ok”按钮。

● 创建源程序文件，编辑输入源程序文本。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“Files”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在文件类型区单击选取“FortranFreeFormatSourceFile”文件类型。

⏹ 单击选取“Addtoproject”项，同时在下方列表框中选择项目xm2。

⏹ 在“Filename：

”文本框输入文件名：

chengxu2。

⏹ 在“Location”文本框取默认值“D:

\shiyan01\xm2”。

⏹ 单击“Ok”按钮,在右侧打开“源程序文档窗口”。

⏹ 在“源程序文档窗口”中编辑输入给定的源程序文本。

● 创建辅助文档文件，编辑输入问题描述文本。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“Files”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在文件类型区单击选取“TextFile”文件类型。

⏹ 单击选取“Addtoproject”项，同时在下方列表框中选择项目xm2。

⏹ 在“Filename：

”文本框输入文件名：

miaoshu2。

⏹ 在“Location”文本框取默认值“D:

\shiyan01\xm2”。

⏹ 单击“Ok”按钮，在右侧打开“辅助文档窗口”。

⏹ 在“辅助文档窗口”中编辑输入给定的问题描述文本。

● 创建辅助文档文件，绘制程序流程图。

◆单击“File”/“New”菜单，弹出“New”对话框。

◆选取“OtherDocuments”选项卡，完成以下操作。

⏹ 在文件类型区单击选取“MicrosoftWord文档”文件类型。

⏹ 单击选取“Addtoproject”项，同时在下方列表框中选择项目xm2。

⏹ 在“Filename：

”文本框输入文件名：

suanfa2。

⏹ 在“Location”文本框取默认值“D:

\shiyan01\xm2”。

⏹ 单击“Ok”按钮，在右侧打开“辅助文档窗口”。

文档窗口类似于Word软件窗口。

⏹ 在“辅助文档窗口”中绘制给定的程序流程图。

● 编译项目内源程序文件chengxu2.f90，生成中间文件chengxu2.obj。

● 构建可执行程序文件xm2.exe。

● 运行可执行程序文件xm2.exe。

弹出DOS操作方式文本窗口，根据要求输入有关数据信息，如：

油罐数量（4）。

输入结束后，在文本窗口输出结果，如：

“加油站月销售额：

471225.0元。

”。

● 将输入数据和输出数据以注释形式编辑输入到源程序文件末尾（每行首字符为“!

”）。

● 删除项目文件夹内debug文件夹。

该操作是每次实验结束后默认操作，今后不再提示。

◆双击桌面“我的电脑”图标，打开“我的电脑”窗口。

◆双击“D：

”图标，打开D盘。

◆双击“shiyan01”文件夹，打开工作区文件夹。

◆◆双击“xm1”文件夹，打开项目文件夹，删除“debug”文件夹。

◆双击“xm2”文件夹，打开项目文件夹，删除“debug”文件夹。

● 将工作区文件夹shiyan01移动或复制到软盘。

该操作是每次实验结束后默认操作，今后不再提示。

四．实验小结

本次实验是学习FORTRAN90程序设计的首次实验，实验效果对后续实验至关重要。

通过本次实验，学生对FORTRAN90软件开发环境有一个全面和清晰的了解，初步熟悉软件开发环境的图形用户界面，熟练掌握常用菜单、工具按钮和环境窗口的操作方法。

通过本次实验，学生重点应掌握工作区、项目、源程序、辅助文档、可执行程序、编译、构建、运行等基本概念，以及熟练应用这些概念完成实验任务。

五．课外练习

利用课后业余时间，完成以下练习，以巩固所学知识。

求解以下两个问题：

3．1．有一半径为5，高为20的圆柱型物体，求圆柱体积，并输出。

编写程序实现之。

4．2．有一半径为5，高为20的圆锥型物体，求圆锥体积，并输出。

编写程序实现之。

设计算法，绘制流程图，如图1-3，图1-4所示。

结束

结束

图1-3计算圆柱体积程序流程图图1-4计算圆锥体积程序流程图

根据流程图，分别编写求解上述两问题的程序：

程序1、程序2。

程序2：

Ø !

班级：

?

?

?

Ø !

姓名：

?

?

?

Ø !

时间：

?

?

?

Ø !

计算圆锥体积

Ø PROGRAMmain

Ø PARAMETER（pi=3.1415）

Ø REAL：

：

r,h,V

Ø PRINT*,’请输入圆锥底半径和高：

’

Ø READ*，r,h

Ø V=pi*r*r*h/3

Ø PRINT*,‘圆锥体积：

’，V

Ø END

程序1：

Ø !

班级：

?

?

?

Ø !

姓名：

?

?

?

Ø !

时间：

?

?

?

Ø !

计算圆柱体积

Ø PROGRAMmain

Ø PARAMETER（pi=3.1415）

Ø REAL：

：

r,h,V

Ø PRINT*,’请输入圆柱底半径和高：

’

Ø READ*，r,h

Ø V=pi*r*r*h

Ø PRINT*,‘圆柱体积：

’，V

Ø END

解题要求：

● 在D盘上创建一新工作区：

CalculateVolume，工作区文件夹：

C-Volume。

注意：

工作区名与工作区文件夹名不同。

● 针对两问题，在工作区CalculateVolume中分别创建两项目：

Cylinder和Taper,项目文件夹名与项目名相同。

● 针对两问题，分别在两项目中创建源程序文件：

Cylinder.f90和Taper.f90,并在源程序文件中分别编辑输入给定的相应源程序文本。

● 针对两问题，分别在两项目中创建辅助文档文件：

Cylinder-Describle.txt和Taper-Describe.txt,并在辅助文档文件中分别编辑输入给定的相应问题描述文本。

● 针对两问题，分别在两项目中创建辅助文档文件：

Cylinder-Flowchart.doc和Taper-Flowchart.doc,并在辅助文档文件中分别编辑绘制给定的相应程序流程图。

● 编译源程序，构建可执行程序，运行可执行程序。

● 将输入数据和运行结果数据以注释形式分别编辑输入到有关的源程序文件末尾。

● 将工作区文件夹C-Volume及其所包含内容移动或复制到软盘。

实验二掌握FORTRAN90基础知识

程序设计语言是一类形式化的人工语言，每一个程序设计语言都有其严格的词法、语法和语义规定，对字符集的使用、实体名称的描述、程序结构的组织、语句次序的排列、程序格式的书写和数据类型的定义等都有明确的要求。

不同的程序设计语言其规定和要求有所不同，任何不符合语言规定和要求的程序均为不合法程序（错误程序）。

理解和掌握有关程序设计语言的基础知识和基本概念，是学习程序设计方法的重要环节和基本前提。

FORTRAN90有明确的字符集使用规定、严格的名称描述语法、清晰的程序组织结构、严谨的语句排列次序、灵活的程序书写格式和丰富的数据类型定义。

必须首先学习、理解和掌握FORTRAN90这些基础知识和基本概念，为进一步学习FORTRAN90程序设计奠定坚实基础。

本实验是学习和掌握FORTRAN90基础知识和基本概念的一次系统实验活动。

一．实验目的

1．了解FORTRAN90字符集。

2．掌握FORTRAN90实体名称的语法描述规则和具体使用要求。

3．了解FORTRAN90关键字意义，以及与名称的区别。

4．掌握FORTRAN90程序组织结构和语句排列次序的基本原则。

5．掌握FORTRAN90自由书写格式及三个标志符的主要作用。

6．理解数据、数据表示、数据类型概念，熟悉FORTRAN90数据类型。

7．进一步熟悉软件开发环境和掌握程序的输入、编辑、编译、构建和运行方法。

二．实验内容1

1．问题描述

已知三个整数：

15、20、25。

计算三个整数之和，求三个整数所有可能排列次序，输出三数之和，以及排列次序。

编写程序实现之。

要求三个整数从键盘输入。

2．程序编写

通过需求分析，设计和编写以下五个等价程序。

程序1-1：

Ø !

班级：

?

?

?

Ø !

姓名：

?

?

?

Ø !

时间：

?

?

?

Ø !

计算三数之和，求三数排列次序

Ø PROGRAMexample

Ø INTEGER

（1）:

:

I1,I2,I3

Ø INTEGER:

:

sum

Ø PRINT*,’请输入三个整数：

’

Ø READ*，I1,I2,I3

Ø sum=I1+I2+I3

Ø PRINT*,‘I1+I2+I3=’,sum

Ø PRINT*,‘三个整数所有可能排列次序有：

’

Ø PRINT*,I1,I2,I3

Ø PRINT*,I1,I3,I2

Ø PRINT*,I2,I1,I3

Ø PRINT*,I2,I3,I1

Ø PRINT*,I3,I1,I2

Ø PRINT*,I3,I2,I1

Ø ENDPROGRAMexample

程序1-2：

Ø !

班级：

?

?

?

Ø