1、輔導資料fortran90 楚紅fortran90學習指導一、fortran90基礎知識1源程序及其構成 書寫格式：主程序定義語句、結束語句注意：在沒有程序名稱的時候，程序開頭的program也不要出現。如果使用了程序名稱且在end語句中出現，則end語句中的program不能省略。語句行可以是0132個字符；除賦值語句外，每個語句都要使用關鍵字開頭。如果希望一行中出現多個語句，語句一定要用分號隔開。空格不能隨便使用，關鍵字、變量和常量名以及操作符中的空格會使字符失去其原有的含義。但它們之間一定要加空格。注釋行：以感嘆號為標記，或“c”、“*”（fortran90中不提倡此用法）續行標記：在句

2、末尾添加續行符&，如果將關鍵字分成兩行，則下一行開頭也要加續行標記。如果續行符出現在注釋語句中，則失去了續行的功能。2fortran90字符集1 26個英文字母（大小寫字母等價）2 10個阿拉伯數字3 下劃線4 21個特殊字符：空格 = + - * / （ ） ， . : ！ “ % & ； ? $5 其他字符（只可以出現在字符常量、字符串編輯描述符、注釋和輸入輸出記錄中）3基本數據類型1 整型 kind值可以為1、2、4 類型說明關鍵字：integer kind值決定數據的范圍。對于整數沒有誤差。 i=3/2=1；i=1/2=0 integer（kind=4）：a integer*4：a i

3、nteger（4）：a2 實型 kind值可以為4（單精度7位有效數字）、8（雙精度1517位有效數字） 類型說明關鍵字：real 小數表示形式、指數表示形式 （規格化的指數形式）錯誤表示形式：e34、.e34、0.14e2.3 8開3次方：8.0*（1.0/3.0）3 復型 kind值為4、8 是實數的有序對，將兩個實數中間用逗號分隔，然后放在一對括號中 類型說明關鍵字：complex 復數的運算：+、*、/4 字符型 kind值為國家語言種類 由一對單撇號或一對雙撇號之間的字符序列組成。 字符串內大小寫字母均可使用，但識別為不同字符。撇號不是字符串的組成部分。 類型說明關鍵字：charac

4、ter character（len=10,kind=）：a character（10）：a character*10：a character*（*）,parameter：a=aasdfasd 運算符：/ 函數：char（num）；ichar（char）；len（string）；len_trim（string） index（string，key）；trim（string）5 邏輯型 kind值為2、4 只有真（.true.）和假（.false.）兩個值。4命名規則1 名字的長度不能超過31個字符。2 名字的組成成分可以是字母、數字和下劃線。3 名字的第一個字符必須是字母。4 要特別注意，在名字中

5、不能出現空格。5 變量名不能與全局名（程序單位名，數組名）同名，也不要與關鍵字同名。6 名稱不區分大小寫。二、基本語句1類型說明語句a 顯式說明：b 隱含說明：implicit integer （a-c） ！fortran90不再使用c i-n規則：d 屏蔽i-n規則：implicit none2種別說明program ex0435implicit none! 判斷可以記錄9個位數的整數kind值integer, parameter : long_int = selected_int_kind( 9 ) ! 判斷可以記錄3個位數的整數kind值integer, parameter : shor

6、t_int = selected_int_kind( 3 ) ! 判斷可以有10個有效位數, 指數可以記錄到50的浮點數kind值integer, parameter : long_real = selected_real_kind( 10, 50 )! 判斷可以有3個有效位數, 指數可以記錄到3的浮點數kind值integer, parameter : short_real= selected_real_kind( 3, 3 )integer(kind=long_int) : a = 12345678integer(kind=short_int) : b = 12real(kind=long

7、_real) : c = 1.23456789d45real(kind=short_real) : d = 1230write(*, (i3,1x,i10) ) long_int, awrite(*, (i3,1x,i10) ) short_int, bwrite(*, (i3,1x,e10.5) ) long_real, cwrite(*, (i3,1x,e10.5) ) short_real, dstopendprogram ex0436implicit nonereal(kind=4) : areal(kind=8) : ba=1.0_4 ! 確定1.0這個數字是使用單精度b=1.0_8

8、 ! 確定1.0這個數字是使用雙精度write(*,*) a,bstopend3屬性說明： external：當用戶過程作為實元時 intrinsic：當內在函數名作為實元時 save：保存外部過程變量的值 intent：決定虛元值的傳遞方向 parameter：符號常量聲明equivalence：等價聲明 ！equivalence（a，b）表示a，b使用同一內存空間optional：可選擇屬性的變元allocatable：動態屬性的變元assign：賦值語句entry：為函數子程序或子例子程序提供多個入口4算術表達式 a算術運算符：* * 、/ +、 注意：同級運算左結合，乘方運算右結合 b

9、內在函數： 數值函數：abs（x）：對任何類型的數值求絕對值。類似的有cabs（）；iabs（）；dabs（）aimag（z）：返回復數z的虛部。aint（a,kind）：返回舍去小數后的參數值。int（）anint（a,kind）：返回最接近參數a的整數值。nint（）ceiling（a）：返回一個等于或大于a的最小整數。cmplx（x）：復數類型轉換；當復數賦值時實部或虛部為表達式，則要用該函數floor（a）：返回等于或小于a的最大整數。mod（a，b）：計算a/b的余數。當參數為浮點數時，返回（a-int（a/b）*b）sign（a，b）：b=0 返回abs（a）；b5） 或 all（

10、ab）！a、b是類型相同的數組，檢查a中是否每一個元素都比數組b中任何一個元素大，返回一個邏輯值。any（）：對數組進行邏輯判斷，只要有一個元素滿足條件就返回真值count（）：返回數組中合乎條件的元素數目。product（）：返回數組中所有元素的相乘值。sum（）：計算數組元素的總和。 數組查詢函數：allocated（）：檢查一個可變大小的數組是否已經聲明大小。lbound（）：返回數組聲明時的下限值shape（）：返回數組的維數及大小。如：integer a(2,3,4) integer b(3) b=shape(a) 執行結果：b(1)=2 b(2)=3 b(3)=4size（）：返回

11、數組大小ubound（）：返回數組上限unpack（vector,mask,field）：根據邏輯運算的結果，返回一個變形的多維數組。結果會根據在內存中的順序，如果邏輯為真，回填入vector的值，否則就回填入field的值。integer:a(4)=(/1,2,3,4/)integer:b(2,2)logical:c(2,2)=reshape(/.true.,.true.,.false.,.false./),(/2,2/)b=unpack(a,c,0)執行后b=（/1，2，0，0/） 數組變形函數：reshape（data，shape）：通過shape的設置，把一串數據“整形”后，再傳給一個

12、數組。例如：integer:a(3,3)=(/1,2,3,4,5,6,7,8,9/)integer:b(9)b=reshape(a,(/9/)a=reshape(b,(/3,3/)但是：integer:a(3,3)integer:b(9)a=(/1,2,3,4,5,6,7,8,9/) ！編譯出錯，形狀不同，必須用函數b=reshape(a,(/9/)a=reshape(b,(/3,3/)endtranspose（）：返回一個轉置矩陣 c算術表達式 書寫表達式應注意幾點：（教材41面1、2、3、4） 注意表達式結果的類型和種別。5賦值語句 賦值語句的功能：計算、類型轉換、賦值6輸入輸出語句a 表

13、控格式的輸入輸出：read *，a，bread（*，*）a，b 注意： 各數據間有分隔符： 逗號或空格。 類型匹配：整數：不得帶小數點； 實數：可以為整數；小數形式；指數形式 復數：（實部，虛部）；實部和虛部可以為整型也可為實型 字符：一串字符，賦值時長度轉化；一串字符，即可省略。 邏輯：以t或f作為第一個字母的字符串（點號、空格在前忽略） 如果輸入一個整型數，則偶數為假，奇數為真 個數： 1）不得少于變量的個數； 2）可分行輸入； 3）多余的數據不起作用 4）每一個read開始一個新的記錄 無效值的輸入 , , 連續兩個逗號，對變量值不影響。 空格可以多個，/ 表示輸入數據結束，后面的數據被

14、取消， 沒有輸入數據的變量值為0；read*，a，b，c 輸入： 2，1/3 結果： a=2 b=1 c=0 r*c： r為重復數 4*0.5，2*3，2*ab，3*（1.0，-1.0） 多個read語句 每個read必須從一個新的行輸入數據print *，a，bwrite（*，*）a，b 固定的輸出寬度 類型：復型： 帶（ ）輸出 邏輯型：t，f 輸出一個字符 字符型：丟失，采用左對齊輸出3. 一行顯示不下，數據自動換行輸出4. 多個print語句：每個開始輸出一個新的記錄b 輸入輸出編輯符一般形式：read (,)read ,write (,)print ,格式說明：*、格式語句標號、整型

15、變量、格式字符表達式、數組或數組元素作用：精確地說明每一個數據應該怎樣輸入或輸出，包括類型、小數點位置、有效位數、輸出結果的形式1、format語句標號 (為提高程序的可讀性，f90中一般不用) write （*，900）int1，real1（3），char1900format（i5，3f5.4，a16）2、整型變量名（使用assign語句） assign 900 to myfmt900format（ i5，3f5.4，a16 ） write（*，myfmt）iolist3、字符表達式或變量 write（*，（ i5，3f5.4，a16 ）iolist或：character（80）mylist

16、 mylist=（ i5，3f5.4，a16 ） write（*，mylist）iolist4、數組或數組元素名character(6) array(3) data array / (i5, ,3f5.2, ,a16) / write (*, array) iolist character(80) array(5) array(2) = (i5, 3f5.2, a16) write (*, array(2) iolist1 整型編輯符 riw.m注意： 1數字在指定的區域內右端對齊，不足w則左邊補空格。 2負數的符號也包含在字段寬度內 3如果應輸出的列數超過了規定的字段寬度，則不輸出有效數據，

17、以w個*填充。 4、bn, bz ：blank interpretation specifies interpretation of blanks in numeric fields （空格是否當0處理）僅用于輸入格式語句，如100 format（bn，2i3）2 實型編輯符 rfw.drew.drgw.d r重復系數w字段寬度（總寬度） d小數部分寬度f編輯符功能：用于實數編輯，小數形式的輸出(定點數：單精度實數，4個字節，7個有效數字)f8.3，f6.21 不帶小數點 1234567890123456 12345.678 9012.342 帶小數點 123.4567345.8910 123

18、.4567 345.89 ！d不起作用，取w個寬度，小數點計入w中3 以表控格式 123.12，456.23 123.12 456.23如果：123.4562，23.1436 123.4562 0 ！第二個數讀入時碰到逗號，表示該數輸入結束指數形式的輸入 f8.3 1234e3 ！1234.000 0.1234e3 ！123.400e編輯符功能：格式：數符+0+小數點+小數部分+e+符號+指數部分2位 3 d 4指數部分寬度固定4列，w=d+3+4優點：不必事先估計數的大小，能容納任意大小的數據。g編輯符功能：根據輸出實數大小決定用f或e格式輸出。較大或較小，自動按e格式條件：abs（a）10

19、*d 使用e格式輸入輸出條件：10*dabs（a）=0.1 使用f格式輸入輸出注意：采用f格式，d為全部數字的總位數，且優先滿足整數位數write（*，（g9.4）123.0 ！g9.4=f5.1，4xwrite（*，（g9.2）123.0 ！g9.2=e9.2 3 邏輯格式編輯符：rlw功能：邏輯值的輸入輸出規則：輸出一個字母，在字段最右端，前面補空格輸入時按寬度讀取，以第一個字母作為邏輯值，如果第一個字母非t或f，則出錯write（*，（l4）.true. ！輸出三個空格和一個t 4 字符格式編輯符：raw a字符型數據的輸入：字符變量的長度l對格式起一定的作用 若wl，僅保留右邊的l個字

20、符 若wl，右邊加l-w個空格 字符變量的輸出：輸出形式要有w個字符若wl 右對齊，左邊補w-l個空格 character（len=5）：a a=ab ！ab a=abcdefg ！abcde read *，a ab ！ab abcdefg ！abcde read （a3） ab ！ab abcde ！abc read （a7） abcdefgh ！cdefg a=abcde print （a3），a ！abc print （a7），a ！ abcde 5 x編輯符功能：在輸出時產生空格；輸入時，表示跳過n個字符 1不需變量對應2.是不可重復的編輯符6 撇號編輯符功能：輸入所需的字符串，描述字

21、符串常量。 print （i=，i3），i ！錯，應將其中一對引號改為雙引號7 h編輯符nh注意：1. n 必定等于字符串長度，否則編譯出錯 print （2hi=，i3），i ！正確 print （3hi=，i3），i ！出錯 2. 字符串中空格有意義 8 斜杠編輯描述符作用：結束本記錄的輸出并開始下一個記錄的輸出（換行輸出）9 冒號編輯符作用：結束前一個編輯符的功能。注意：1用空格式語句來輸出一個空行，如：format（） 此時，write，print語句不應有變量輸出，否則出現死循環2遇到右括號或斜杠/編輯符，表示結束本記錄的輸出，但不意味著停止全部輸出，只要輸出列表中還有未輸出變量，將

22、重復使用格式說明或斜杠右邊的格式說明組織輸出。print （2hi=，/i3），iprint （2hi=，i3），i，j i= 1i= 23format語句和write語句的位置可以相鄰，也可在程序的任何一個地方4用表控格式輸出時，在write語句中的輸出項可以包含字符串但在輸出時用到format語句，則不能再包含字符串，否則必須加以說明。print （2hi=，i3），iprint （i3），i=，i ！出錯 應改為print （a，i3），i=，i 三、選擇結構程序設計1關系表達式和邏輯表達式1 關系運算符：注意：相等 = = 不等 /=l 復型常量和變量：只能進行 .eq.、.ne.l

23、.eq.（= =）或.ne.（/=）要小心使用；實型量一般要改寫：0.1*10.eq.1為.false. 應改為 abs(0.1*10-1)=1e-6l 兩個整型表達式進行邏輯運算結果為整型，而不是邏輯型l 邏輯運算符之間的空格不能省略。特別是.not.與其他邏輯運算符相連時。2 邏輯表達式和計算： 邏輯運算符：not and or eqv（邏輯等）neqv（邏輯不等） xor（異或） 運算優先級：從左到右依次降低3 運算順序： （ ） 函數 算術 關系 邏輯 高 低4 練習表達式的寫法 1、 數學式 abcd ！不能出現連不等式 2、 1x2+y206、邏輯型變量a值為真（或為假） ！a7、

24、字符變量a為小寫字母 ！a=a .and. a=a .and. a=a .and. a=0 .and.x=1 .and.x=0）then if(x=1)then if(x=2）then print *，越界 elseif（x=1）then y=2.0 elseif（x=0）then y=1.0 else print *,越界 endifl 舉例：任意輸入4個整數，把它們按從小到大輸出。program mainimplicit noneinteger:a,b,c,d,eread *,a,b,c,dif (ab) thene=a;a=b;b=eendifif(ca) thene=a;a=c;c=b

25、;b=eelseif(cb) thene=b;b=c;c=eendifif(da)thenprint *,d,a,b,celseif(db)thenprint *,a,d,b,celseif(d=0）then if(x=15)then if(x=30)then if(x=45)then if(x=75)then if(xe2且e30或e1e2且e30，則執行循環體直到循環終端語句。（5）執行終端語句后，v增加一個步長e3，循環次數減1，（6） 返回（4）重復執行（4）（5）注意事項：（1）e2不允許為最大整數值（2）e3不允許為零，否則循環不能終止 注意：是判斷一個do語句是否成立的條件（3）

26、do循環變量在循環體內不能再次定義 do i=3，6 i=5 ！錯誤 j=j+i enddo m=1do 10 i=1,3，m m=m+i 10 i=i+m（4）循環變量的初值e1、終值e2和步長e3只是在循環入口有效，進入循環后，它的值與循環次數無關。（5）在帶循環變量do 結構中仍可使用exit和cycle語句。（6）循環正常退出時，v的值超過循環變量的終值。循環非正常退出時，v保持當前值。例5-4 判斷一個整數n是否為素數。（教材85頁）（7）循環變量在循環體內不能被重新賦值，但是在循環體外則可被重新賦值。（8）在do結構中包含的if結構和case結構等必須時完整的結構，不允許出現結構的

27、交叉。（9）循環可以不經enddo，但是不能從循環體外轉入循環體內。6do while結構 do while結構的一般形式：結構名: do while（邏輯表達式） 循環體 end do 結構名 相當于 do if（.not.邏輯表達式）exit 循環體 end do7do 結構的嵌套一個do結構循環體內可以包含另一個do循環結構，這就是do結構循環嵌套注意：1 內循環必須完全嵌套在外循環體內，不能相互交叉2 循環嵌套中各層的循環控制變量不能同名8隱含do循環隱含do循環實際上是帶控制變量的do結構。但簡化成只有do結構的第一句，且把do關鍵字隱去。 隱含do循環的形式為： （list,v=u

28、1,u2,u3）幾種常見的隱含do循環的形式：1.按指定步長讀寫。例如 print *，（x（j），j=1，19，2）2.隱含do循環與普通變量混合使用。例如 print *，a，b，（x（i），i=1，3），c3.用于輸出一些特殊符號。例如 print *，（-，i=1，80）4.隱含do循環可以并列出現。例如 read *,（a（i）,i=1,4）,（b（i）,i=1,4）5.隱含do循環可以嵌套使用。例如 print *，（a（i，j），j=1，5），i=1，3） read *,n,(a(i),i=1,n)注意：隱含do循環只能出現在輸入和輸出語句中9循環程序設計方法： 補充：循環控制的

29、設計方法：1 關鍵：找出循環體a) 求累加和s=s+tb) 求連乘積t=t*nc) 求x nt=t*xd) 求連加的循環次數s=s+1e) 其他s=s+a a=2 確定循環的初值a) 求累加和初值為0或所給數據的第一項b) 求連乘積初值為1或所給數據的第一項c) 求最大值初值為所給數據的第一項或足夠小的量d) 求最小值初值為所給數據的第一項或足夠大的量 注意：賦值語句的位置3 循環次數的選定a) 已知累加計算的項數nb) 未知計算項數n，當通項值小于一個值時停止，可取n為一個夠大的值。例：歌德巴赫猜想（將一個100200的偶數分解成兩個素數之和）program mainlogical：prim

30、e do n=100，200，2 n1=1 do if（n13）then n1=n1+1 else n1=n1+2 endif prime=.true.kend=sqrt(real(n1) do k=2,kend if(mod(n1,k)= =0)prime=.false. enddo if(.not.prime) cycle n2=n-n1;prime=.true. kend=sqrt(real(n2) do k=2,kend if(mod(n2,k)=0) prime=.false. enddo if(.not.prime) cycle write (*,100) n,n1,n2 exit

31、 enddo enddo100 format(1x,i3,=,i3,+,i3) end10加密解密程序：program ex0612implicit none integer i integer strlen integer, parameter : key = 2 character(len=20) : string write(*,*) string: read(*,*) string strlen = len_trim(string) do i = 1, strlen string(i:i) = char( ichar(string(i:i) + key ) end do write(*

32、,(encoded:,a20) string stopendprogram ex0613implicit none integer i integer strlen integer, parameter : key = 2 character(len=20) : string write(*,*) encoded string: read(*,*) string strlen = len_trim(string) do i = 1, strlen string(i:i) = char( ichar(string(i:i) - key ) end do write(*,(string:,a20)

33、 string stopend五、程序過程1函數子程序編寫規則：1 函數開始語句的一般形式recursive function 函數名（虛元表）result(結果名)如果函數是遞歸的，則應以recursive開頭。2 函數結束語句是函數的結束標志，將控制返回到主調程序。 end function 函數名 內部子程序必須加上關鍵字function或subroutine3 函數過程體是函數語句和函數結束語句之間的程序段，分為說明部分和執行部分。說明部分應對程序體內一切變量、數組等實體（包括變元）作出說明，同時還要說明函數結果變量名，但不可說明函數名。4 執行部分中必須對函數結果名至少賦值一次。5

34、虛元只能是變量名、數組名、過程名、指針等。虛元還有可選屬性 optional 相關函數present()2接口塊功能：用于通知編譯程序主調程序調用過程時所需要的接口信息，記錄外部子程序的信息，如名字、數字、參數類型等，寫在主調程序的說明部分，寫在類型說明語句之前，內容是被調用過程的有關說明部分。結構形式：interface ；接口入口 interface body；說明內容end interface ；接口出口說明：接口塊是外部子程序頭的精確拷貝，定義了它的參數和結果，以及它的end語句。功能簡單的程序，不必寫接口塊。但下列情形必須使用接口塊：1、調用的外部過程是一個函數，且函數結果是一個數組

35、；或函數結果值是一個字符型，且長度不是常數，也不是假定長度（*）；或被調用過程中的啞元是一個數組片段。2、實際參數是關鍵字變元，或實際參數是缺省的可選變元。3、一個外部函數使系統中的內在操作符擴展了原有的功能。 interface operator (+) interface operator (.concat.)4、外部過程擴展了賦值號的使用范圍。5、用一個類屬名調用過程。 interface name3子例子程序結構的一般形式：recusivesubroutine 子程序名（虛元表）declaration statements ！說明部分executable statements ！執行部

36、分containsinternal subprograms ！內部過程end subroutine 子程序名 ！過程結束語句過程的另一種形式是子例子程序，它和函數子程序的區別：1. 函數子程序必須有返回值，有result關鍵字。而子例子程序本身并不返回值，它的計算結果全部都通過虛實結合傳遞給主調程序。一般用來完成某一個操作，如矩陣的轉置、排序等。函數子程序和子例行子程序都不一定只返回一個結果，其他的結果可以通過虛元傳遞。2.函數子程序的調用就像通常的函數引用一樣，出現在表達式中。而子例子程序必須通過call語句來調用。 call 子程序名（實元表）3.從形式上看，子例子程序的結構除第一句和最后

37、一句外，其余部分的編寫形式與函數子程序完全相同。4關鍵字變元：通常在調用過程中要記住虛元名及其位置，而使用關鍵字變元后，就不必記住虛元的次序了，填寫的實元次序可以是任意的。一般形式： 虛元名=實元表達式例如：subroutine sum（m，sum1，sum2）注意：不是每一個實元都必須有確定的值。使用關鍵字變元調用可寫成： call sum(m=n,sum2=sumy,sum1=sumy)注意：關鍵字變元不需考慮虛元的位置和次序，但必須知道虛元的名字。當部分變元使用關鍵字變元調用子程序時，第一個關鍵字變元前面的所有變元都必須與相應的虛元一一對應，一旦使用一個關鍵字變元，其后面的變元也必須使用

38、關鍵字變元。（例如：教材110頁）program ex0827 implicit none interface real function func(x,a,b,c) ! 定義子程式func的接口 implicit nonereal x real, optional : a,b,c end function end interface write(*,*) func(2.0, c=1.0) ! f(2)=0*22 + 0*2 + 1 = 1 write(*,*) func(2.0, a=2.0, b=1.0) ! f(2)=2*22 + 1*2 + 0 = 10 stopend! 計算func

39、(x)=a*x2+b*x+c! a,b,c不傳入的話為0real function func(x,a,b,c) implicit none real x ! x值一定要傳入 real, optional : a,b,c ! a,b,c可以不傳入 real ra, rb, rc ! 實際計算的數字 if ( present(a) ) then ra=a else ra=0.0 ! 默認值為0 end if if ( present(b) ) then rb=b else rb=0.0 ! 默認值為0 end if if ( present(c) ) then rc=c else rc=0.0 ! 默認值為0 end if ! func(x)=a*x2+b*x+c func = ra*x*2 + rb*x + rc returnend6可選變元：調用時可根據實際需要，只對虛元表中部分虛元作虛實結合?？蛇x擇變元必須在過程中被說明成是可選擇的。即要求它具有optio