Fortran 95 程序设计-第六章—新
fortran95程序设计
fortran95程序设计
Fortran95一门面向应用的编程语言，用于开发科学和工程应用软件，它继承了Fortran77的优点，又增添了很多新特性。
这些特性大大改善了编程效率，使Fortran95程序设计更加灵活、更具有扩展性。
首先，Fortran95可以使用动态数组和变量名数量（变量名的长度从6个字符提高到32个字符），这样就可以更加清楚地定义问题和程序功能。
此外，Fortran95中允许使用数据类型，它允许开发者使用自定义数据类型，这样可以更加清楚地描述程序的结构和功能。
其次，Fortran95支持更多的编程模型，如结构化编程，面向对象编程，组件设计，它使程序设计变得更具灵活性，能够更有效地编写程序代码，从而提高程序的执行效率。
此外，Fortran95还提供了许多存储器管理的功能，以更好地实现内存的动态分配和释放，使程序运行更快。
它还提供了一些语言特征，如变量的定义和数组的声明，能够更好地维护程序的可读性和可维护性。
另外，Fortran95还具有跨平台功能，允许用户在不同的操作系统之间迁移程序，以及在不同的系统上并行运行程序，这些特性也可以提高程序的性能。
总之，Fortran95拥有许多功能，可以提升程序设计的效率，使软件开发变得更具可移植性和可扩展性。
正因为有了这些优点，Fortran95有着广泛的应用，为科学和工程软件开发提供了强大的技
术支持。
FORTRAN95概述
第1章FORTRAN 95简单程序设计
本章主要内容: Fortran语言的基本概念 Fortran95语言的用途､ 程序的书写格式 Fortran95基本数据类型的表示方法 Fortran95表达式的书写方法 Fortran95赋值语句的用法 Fortran95简单的输入与输出语句的用法
初步学会简单Fortran95程序的编写
适用于科技计算的高级程序设计语言。 FORTRAN的名字来自英文的Formula Translator，即数学公式翻译器的意思。 FORTRAN语言最初是在1954年由美国IBM
公司提出的。 1966年制定了FORTRAN语言的统一标准，
这套标准制定了新的FORTRAN语言标准， 并在1978年由美国国家标准协会（ANSI）正 式公布，称为FORTRAN77
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1.1.2程序设计过程 一、程序设计步骤
1．确定所要解决的问题及应达到的要求 2．分析问题构造模型
根据实际问题确定物理模型，再用数学语言描述它，即列出解题 的数学公式或方程式，也就是建立数学模型。
3．选择计算方法 4．确定算法并绘制流程图 5．编写程序 6．程序调试 7．正式运行
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二、算法 所谓算法指为在有限步内解决一个具体问
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1.2.3 FORTRAN程序的组成 一、FORTRAN程序结构 是一种段式结构（或称块结构）。每个 FORTRAN程序由一个主程序段和若干个子 程序段及模块组成。 主程序段有且仅有一 个， 子程序段和模块根据需要可用零个或 多个。每个程序段可以独立编写,实现不同 的功能，程序运行总是从主程序段开始。 每个程序段都有自己的段头语句，但主程 序段的段头语句可以省略。
用户采用高级语言编程，上机的过程如图1-1所示.
FORTRAN语言程序设计——FORTRAN95
教材目录
（注：目录排版顺序为从左列至右列 ）
教学资源
该教材有配套的实验指导书——《FORTRAN95程序设计实验指导与测试》。 该教材还提供电子课件等资源。
教材特色
该教材以程序设计为主线，以编程应用为驱动，通过案例和问题引入知识点，重点讲解程序设计的思想和方 法。书中所有程序实例都是由教师在多年授课过程中挑选所得，并采用Microsoft Develop Studio集成开发环 境。为适应不断更新的计算机操作系统，在实验教材中还给出了Windows 7、Windows 10操作系统下使用Visual Fortran的上机操作过程。
全书共14章，主要内容有： FORTRAN95概述及编译环境的介绍、FORTRAN95程序设计基础、顺序结构程序设 计、选择结构程序设计、循环结构程序设计、数组、函数与子程序、文件、派生类型与结构体、指针、模块、常 用数值算法。
成书过程
修订情况
ห้องสมุดไป่ตู้出版工作
该教材由王丽娟、段志东主编，李玉龙主审。第1、2、12、14章由王红鹰编写，第3、5、6、7章由陈权编写， 第9、11、13章和附录A由段志东编写，第4、8、10章和附录B由王丽娟编写。
该教材在规划和编写过程中得到了兰州交通大学教务处、计算机教学示范中心、电信学院、继续教育学院、 土木工程学院的领导和教师们的支持。
2017年9月1日，该教材清华大学出版社出版。
内容简介
该教材介绍FORTRAN95的语法规则以及利用它进行程序设计的方法。全书共14章，主要内容有： FORTRAN95 概述及编译环境的介绍、FORTRAN95程序设计基础、顺序结构程序设计、选择结构程序设计、循环结构程序设计、 数组、函数与子程序、文件、派生类型与结构体、指针、模块、常用数值算法。另外，还扩充了计算思维和计算 机系统组成的相关知识。
Fortran 95 程序设计-第六章—新
2、二进制文件
以二进制代码保存；读取速度快，节省空间
无格式文件由一系列物理块组成的记录组成，所存储的记录序列的存放方 式与其在内存中的存放非常相似，在输入输出时几乎不需作转化。由于去掉了 格式控制，与有格式文件相比，在使用数据信息时所做的处理更简洁更迅速； 同样的原因使得无格式文件中即使存放着数字，也不能用文本编辑软件打开并 看到它们。FORM= ’UNFORMATTED’ 3、FORM=’BINARY’？二进制文件，是处理最快、最简洁的一种文件，也是最 紧凑的存储格式，适合于大批量数据的存储。在程序中可以用带有选项的 OPEN语句来打开或建立二进制文件
2、直接存取，可以任意跳到文件的任何一个位置来读写
文件中的记录从1开始连续编号，记录的长度是通过OPEN语句中的RECL选 项来描述的。直接文件中的记录是通过指定要访问的记录号来实现的 ACCESS=’DIRECT’
两种文件的结构（存储格式）： 1、文本文件
字符符号保存，直观；读取时需要转换，占存储空间大 格式化文件 ，记录数据内容的记录是以 ASCII字符的方式存在的 ，每一条 记录是以 ASCII码中的回车符CR(0D)加换行符LF(0A)来结束的，可以用文本编 辑软件打开格式文件并直接看懂其内容。即存放在文件中的数字就是平时所看 到的数字字符，字符串也就是平时所看到的字符串。FORM=‘FORMATTED’
较大的情况，便于同其它软件或程序交换数据信 息。
♦ 物理设备与逻辑设备
•
物理设备:计算机外部硬件设备，如：磁盘、磁带、键盘、 显示器等。文件中数据被存储在某个外部设备上。
逻辑设备:在程序中使用的设备描述符号。
• •
物理设备与逻辑设备之关系:一个物理设备可定义多个逻 辑设备，一个逻辑设备可与多个不同物理设备连接。
最新《FORTRAN95程序设计》学习笔记资料
《FORTRAN 95 程序设计》学习笔记66RPG gg★ 目录★《FORTRAN 95 程序设计》学习笔记 (1)基础知识（基础、字符串、FORMAT 、隐式、TYPE） (1)流程与控制（if 、select、do） (4)数组（声明、隐式循环、整体操作、可变数组） (5)函数与子程序（子程序、函数、全局变量） (6)MODULE 与面向对象（重载操作符、虚函数） (9)文件相关（OPEN 、WRITE 、READ） (10)指针（指向变量、数组、函数） (11)Visual Fortran 编译器（DLL ，VB 调用） (12)数值算法与IMSL （数值算法插件） (14)常用库函数（数学、数组、零碎、子程序） (15)基础知识（基础、字符串、FORMAT 、隐式、TYPE）★ 【小玩意】二进制观察器：装在M.. Visual Studio\DF98\bin ，有一个Bitviewer ，可以观察变量储存方式★ 【语法】续行：行结尾或行开头使用& 符号；注释：使用! 符号★ 【语法】数学表达式：+ ；- ；* ；/ ；（；）；** 乘幂★ 【语法】程序结束：STOP （Ruby 的exit）★ 【语法】输出：write（*,*），完整写法：write（unit=*,fmt=*）建议：少用print ，尽量用write★ 【语法】声明整型：integer（kind=4） a ；其中kind 是使用的bytes 数， 4 or 2其他写法：integer*4 a; integer（4） a浮点：real（kind=4） a ；有效数位 6 位（12345678 存为 1.234567E7 ），如果是kind8 则为15 位有效数字此外：1E10:单精10X0, 1D10:双精10X0复数：complex :: a=(2,3)实部：real(a) ；虚部：imag(a)布尔型：Logical , .true. 和.false.★ 【语法与函数】字符串：character(20) string注意理解, fortran 的弱智字符串就是一个长度不能变的一维的东西, 极其猥琐, 和Java、Ruby 不能相提并论的string(13:13) = a” ：对第13个字节的读、存string(2:3) = “go”string(6) = “我的妈呀”：从第6 个位置开始设置为“我的妈呀”a = string_a II string_b :用"〃”连接两个字符串【常用函数】char(num) , ichar(char)：ASCII 码的转换相关功能【常用函数】len(string) , len_trim(string) ：长度,去掉尾部空格后的长度【常用函数】index(string,key) ：找key 在string 首出现的位置【常用函数】trim(string) ：返回去掉尾部空格的字符串(用途不大)【函数】repeat(char,int)：返回一个重复int次的char串character(len=20) string 普通声明；character(len=*) string 接收的时候可自动长度★ 【规范格式】FORMA T 格式化e.g.write (*,100) A100 format(I4) 这里是100 号标识调用的格式参数控制符(前面加数字为重复次数，如416或<a>l6。
FORTRAN95程序设计实验
FORTRAN95程序设计实验FORTRAN95的基本语法包括变量定义、注释、循环和条件判断等。
在FORTRAN95中，变量可以通过关键字"INTEGER"、"REAL"和"CHARACTER"等进行定义。
例如，以下语句定义了一个整型变量A和一个浮点型变量B：INTEGER::AREAL::B注释可以通过用一个感叹号（!）开头进行标识。
例如：!这是一个注释循环可以使用关键字"DO"和"ENDDO"来实现。
例如，以下代码展示了一个简单的循环，计算了1到10的和：INTEGER::I,SUMSUM=0DOI=1,10SUM=SUM+IENDDO条件判断可以使用关键字"IF"、"THEN"、"ELSE"和"ENDIF"来实现。
例如，以下代码展示了一个简单的条件判断，判断一个数是否为正数：INTEGER::NUMREAD(*,*)NUMIF(NUM>0)THENPRINT*,"该数为正数"ELSEPRINT*,"该数为非正数"ENDIF在FORTRAN95中，还有其他的语法和特点，如数组、函数、子程序等。
下面的实例将展示如何使用FORTRAN95编写一个计算圆面积和周长的程序。
PROGRAM CircleREAL :: PI, R, Area, CircumferencePRINT*,"请输入半径："READ(*,*)RArea = PI * R**2Circumference = 2 * PI * RPRINT *, "圆的面积为：", AreaPRINT *, "圆的周长为：", CircumferenceEND PROGRAM Circle以上程序首先定义了一个实数变量PI、半径R、面积Area和周长Circumference。
FORTRAN95第六章 Fortran 过程程序设计
普通的外部函数子程序形式之二为:
例6.2 利用函数子程序，计算N的阶乘。
! 计算N!的函数子程序
function fact (n)
!fact为外部函数子程序名， n为哑元
implicit none
integer:: n，i
! 说明哑元n和函数体中所用变量i的类型
real*8:: fact
! 说明函数名的类型
fact=1d0
!函数名作为变量名使用
do
write(*，*)'输入正整数m:'
read (*，*)m
if (m>0) exit
write(*，*)'输入了一个负整数或零，重输!'
end do
do
write(*，"('输入正整数n(n<='，i4，'):')")m
read (*，*)n
if (n>0 .and. n<m) exit
read *，n
h=(b-a)/n
do i=1，n-1
s=s+f (a+i*h) !调用语句函数f的语句
end do
s=h*(f (a)+f (b)+2.0*s)/2.0 !调用语句函f
write ( *，"('定积分的值为: '，f10.6)")s
fortran 95程序设计
fortran 95程序设计
Fortran 95程序设计是一门针对科学计算和工程学科的高级编程语言。
这门语言的设计目的是为了提供一种简洁、高效、易于实现和易于维
护的编程环境，以便于开发出更高质量的科学计算和工程解决方案。
Fortran 95的特点之一是其输入输出，因为它可以使用多种方式输入
和输出数据，使程序的编写更加简单而不失灵活性。
另一个特点是其
令人宜人的书写风格，使得代码的可读性和可维护性得到了更好的保障。
此外，Fortran 95还支持模块化编程，由于模块被编写为独立的
实体，因此可以更好地调试和修改源代码。
在Fortran 95代码中，程序员使用各种算法和数学技术来解决问题。
这门语言不仅提供了一些基本的算法和数据结构，还支持数组操作、
字符串操作、位操作等高级操作。
它的函数式编程能力也很强，可以
使程序更加高效、简洁和易于维护。
虽然Fortran 95在以往的几十年中已经被不断地改进和扩展，但是它仍然存在一些问题。
例如，它只支持有限的异常处理机制，无法处理
不同层级的异常。
此外，一些新的编程语言，如Python和R，已经逐渐取代了Fortran在科学计算和工程学科中的地位。
总之，Fortran 95程序设计是一门高级编程语言，具备简洁性、高效性、易实现性和易维护性的特点。
虽然它可能存在一些缺陷和限制，但是对于需要高效可靠的科学计算和工程解决方案的行业和领域，Fortran 95仍然是一个很好的选择。
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物理设备：内存储器 · · · str1='125,250,375' str2='i=125 i+j+k=750' · · · j=250 k=375
……
PARAMETER(max=100) REAL::score(max),N,sum=0.0,ave
外部文件名,逻辑设备号
OPEN(1,FILE='exam2.in') 外部文件名,逻辑设备号 OPEN(2,FILE='exam2.out') READ(1,*) N READ(1,*) (score(I),I=1,N) WRITE(2,*) '学生成绩有：' WRITE(2,100) (score(I),I=1,N) WRITE(2,200) ave PRINT*,’程序运行正常结束。’ END
注意：直接访问的文件，即，ACCESS=‘DIRECT’时，FORM 的默认值是’UNFORMATTED’，所以，如果是打开直接读取 的文本文件，则一定要设置FORM= ’ FORMATTED’
一旦某个直接访问记录被写入就不能再删除它，但可以覆 盖这个记录。在输出到一个格式化直接文件时如果数据没 有占满一个记录，则编译系统将在剩下的位置上补以空格， 保证文件只包含长度相同的完整的记录。从文件中读数据 时，当I/O列表或格式描述符中要读取的数据多于记录中的 数据时，编译器也会以空格填充未读数据的变量。
24. read(inputfileid, “ (A200)”, iostat=error) buffer) 25. if (error/=0) exit !没有数据了，离开循环 26. ！在最前面加上行号 27. write(outputfiled, “(I3, „.‟ , A)”) count, trim(buffer) 28. count=count+1 ！计算行数 29. end do 30. close(inputfiled) 31. close(outputfiled) 32. stop 33. end program
WRITE / READ 语句——文件的输入输出
program test2
CLOSE 语句——文件的关闭
文件读写操作结束后，可通过CLOSE语句将文件关闭。取消逻辑设 备符(文件编号)与磁盘上的外部文件之间的关系。CLOSE语句可缺省。
CLOSE ( [ Unit=]<设备号>[ ,ERR=<错误转移>][ ,IOSTAT=<IO 状态>] [,STATUS=<文件属性>] )
程序ex603
例：设计一个输入选手打击率的程序，这个程序能自由让用户决 定现在要输入哪一位打击者的打机率。
无格式文件的存取 （二进制文件之一）
数据处理过程中，输出的大量数据往往并不是给人阅读 的，而是作为中间数据为下一次输入作准备，由计算机 去读它，用无格式输入输出可以意跳到文件的任何一个位置来读写
文件中的记录从1开始连续编号，记录的长度是通过OPEN语句中的RECL选 项来描述的。直接文件中的记录是通过指定要访问的记录号来实现的 ACCESS=’DIRECT’
两种文件的结构（存储格式）： 1、文本文件
字符符号保存，直观；读取时需要转换，占存储空间大 格式化文件 ，记录数据内容的记录是以 ASCII字符的方式存在的 ，每一条 记录是以 ASCII码中的回车符CR(0D)加换行符LF(0A)来结束的，可以用文本编 辑软件打开格式文件并直接看懂其内容。即存放在文件中的数字就是平时所看 到的数字字符，字符串也就是平时所看到的字符串。FORM=‘FORMATTED’
• 从文件输入、向文件输出数据，适用于数据量比
较大的情况，便于同其它软件或程序交换数据信 息。
♦ 物理设备与逻辑设备
•
物理设备:计算机外部硬件设备，如：磁盘、磁带、键盘、 显示器等。文件中数据被存储在某个外部设备上。
逻辑设备:在程序中使用的设备描述符号。
• •
物理设备与逻辑设备之关系:一个物理设备可定义多个逻 辑设备，一个逻辑设备可与多个不同物理设备连接。
练习 1、从键盘输入20个数，以文本方式写入文件data1.txt， 2、输入十个学生的学号和一门课的成绩，存入顺序文件中。
有格式直接存取 在格式化直接文件中，所有记录的长度都相同并 且可以以任意顺序读写。记录的长度由 OPEN 语 句中的 RECL= 选项 指定，该长度应该大于或等 于最长的记录中的字节数。 CR 和 LF 是分隔符， 不包括在RECL中。
2、二进制文件
以二进制代码保存；读取速度快，节省空间
无格式文件由一系列物理块组成的记录组成，所存储的记录序列的存放方 式与其在内存中的存放非常相似，在输入输出时几乎不需作转化。由于去掉了 格式控制，与有格式文件相比，在使用数据信息时所做的处理更简洁更迅速； 同样的原因使得无格式文件中即使存放着数字，也不能用文本编辑软件打开并 看到它们。FORM= ’UNFORMATTED’ 3、FORM=’BINARY’？二进制文件，是处理最快、最简洁的一种文件，也是最 紧凑的存储格式，适合于大批量数据的存储。在程序中可以用带有选项的 OPEN语句来打开或建立二进制文件
♦ 文件的基本操作
OPEN语句——文件的打开
例： open (10, file=‘d:\data\2006\feb\uwnd.dat’,
&
& &
form=‘unformatted’, status=‘unknown’,
access=‘direct’, recl=144*73*4, err=100, iostat=iovar, position=‘asis’ )
物理设备：磁盘 · · · 外部输入文件：'exam2.in' 5 78.5,55.0,85.5,90.0,68.5 · · · 外部输出文件：'exam2.out' 学生成绩有： 78.5, 55.0, 85.5, 90.0, 68.5 平均分数： 75.5 · · ·
♦ 文件的概念
• 文件 : 存放在某种存储设备上的一组数据集合，由文件 名唯一标识。
无格式顺序文件中的第一个和最后一个字节是保留字节：第一个字节 的值为75，最后一个字节的值为130。Fortran使用这些字节作为错误 检测和文件结束的判断 。 例：
例：把1到10以及它们的平方数、立方数以表格形式存放到TAB.DAT 文件中。程序把输出的数据重新读出并显示在终端屏幕上以检验文件 的内容
程序ex802
等同于： close（2） open(2，……)
1. EX 0909.F90 2. implicit none 3. integer, parameter :: inputfileid=10, outputfileid=11 4. integer, parameter :: maxbuffer =200 5. character (len=80) :: inputfile, outfpufile 6. character(len=maxbuffer） buffer 7. integer count 8. integer error 9. logical alive 10. write(*,*) “Input Filename” 11. read(*,“(A80)”) inputfile 12. write(*,*) “Output Filename” 13. read(*,“(A80)”) outputfile 14. inquire(file=inputfile, exist=alive) 15. if (.not. alive) then 16. write(*,*) trim(inputfile), “doesn‟t exsit” 17. stop 18. end if 19. open(unit=inputfileid, file=inputfile, status=“old”) 20. open(unit=outpufileid, file=outputfile. Status=„replace‟) 21. count=1 22. do while(.true.) 23. !读入一整行的数据
在Fortran中有4个预定义的外部文件(设备)：
设备号 星号(*)
连接的设备 总是键盘和显示器
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缺省状态下是键盘和显示器
缺省状态下是键盘 缺省状态下是显示器
外部文件分类：
Fortran支持两种文件的存取方式(访问方式）： 1、顺序存取，从文件的开头一步步向下存取
程序中要读写第N条记录时，必须至少已对前面的N-1记录进行过读操作 ACCESS=‘SEQUENTIAL’
可以通过在打开文件的 OPEN语句中设置 PAD=NO 来避免 填补空格，此时输入记录必须有和输入列表和格式描述符 所要求的一样多的数据，否则会产生错误。PAD=NO对输 出没有影响。
例：
有格式文件每一条记录是以ASCII码中的回车符CR(0D)加换行 符LF(0A)来结束的
例：把1到10和它们的平方根存放到一个直接存取文件中，然后随意 查找1到10的平方根数。
♦ 文件记录的存取
有格式顺序存取
一个格式化文件是一个由按顺序写到文件中的有格式记
录序列组成的，当要对文件进行读操作时，读取的 顺序就是记录在文件中的存放顺序。文件中记录的 长度不一定相同，记录也可以是空的。
例：从预先准备好的数据文件中输入数据，并输出数据写到文件中
已有数据文件：F1.dat
写出到数据文件：F2.dat 程序ex801
在FORTRAN的I/O系统中，数据以文件的形式进行存储和交换，操 作系统以文件为单位对数据进行管理。
• 文件由若干记录组成。没有记录的文件为空文件。 • 文件操作（读、写）以记录为单位。从文件中一次输入 一个记录，向文件中一次输出一个记录。 • 通过 READ 和 WRITE 语句从文件中输出、输入数据。 • 文件分内部文件和外部文件两种文件。