给fortran新手的一些实用建议
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Fortran 导引
1、 Fortran 学习的一些建议
相信大家都对 C 语言有一定的了解，其实 Fortran 跟 C 相差不是很多。 我把自己认为比较合理快速学习 Fortran 的方法说下。 学习 Fortran，会遇到 Fortran77&Fortran90 等等，两者差别不大，建议学习 Fortran90 或更高，更加自由些（仅 对一般用而言，其他优势可能体现不出来），对自己以后Байду номын сангаас习他的程序包也会有好处。 大家一般只是为了编程，为了计算而学 Fortran，而不是为了学习 Fortran 而学 Fortran，所以我的建议是学习 Fortran 不要像学 C 那样拿一本很详细的教材从头至尾学下来，一个大家都有不错的 C 语言基础，而且也没有太多 的精力去专门研究这些，倒不如看些简易的教材（我会附上），掌握基本语句之后直接从看最简单的程序开始。这 样，很快就会体会到 Fortran 的格式，可以开始自己写程序了。学习的顺序我建议如下： 1、 编一些仅含输入输出的程序，然后可以尝试把输入输出同文件结合起来（从文件里读数据、写数据）； 2、 然后可以学条件判断、循环语句，通过几个实例也可以很快掌握； 3、 再往后就是写子程序，就是程序的调用，相信那个时候，看了我的第一个例子（PROGRAM A）就应该能写出简 单的含函数调用的程序，到了这里，基本上可以算告一段落，可以进行结构上复杂的程序的编写； 4、 最后，可以学一下多个程序的编译甚至是多种语言程序的混编（如既有 C 又有 Fortran 的多个程序一起编译）。 多个程序的编译我不并不熟悉，就留给 siriusbobo 同志来解说吧:-)
在编程中遇到困难然后再去查找资料和用法不失为一种好的方法，不必刻意去求学全。当然，有足够时间和精 力的同学强烈建议好好看教材，不必急于求成，有一个好的基础总是一件很好的事。Fortran 相比 C 的优势的话在 于它丰富的资源，C 的优势可能是更加简洁，编译效率更高。但对于我的平时使用来说，这两者的优势、劣势都体 现不出来，自己的感觉是 Fortran 更接近平时的科学语言，比较严谨些，更容易读懂不出错，比较符合习惯，变量、 函数的声明上也比 C 更方便灵活，以外函数的使用为例： ****************************************************************************** PROGRAM A real z read *,z call f(z) y=z print *,y end subroutine f(x) x=x**2 return end ****************************************************************************** 只需要加一个"subroutine"程序段，主函数即可用"call"调用，当然也可以写多个子程序，其中一个子程序也可以 通过"call"来调用其他子程序。就一般学习而言，除了子程序的编写，另外一个用得比较多的是文件的读写操作， 读用"read",写用"write"，如下： ****************************************************************************** PROGRAM B real x open (1,file='in.dat',status='unknown') open (2,file='out.dat',status='unknown')
REAL:100.0 或 1e2,双精度下就得表示成 1D2 由于 Fortran 中不需要对每个变量都进行声明，所以有时候会在每个程序或子程序开头做个说明，如下： IMPLICIT DOUBLE PRECISION(A-H,O-Z) 代表以 A-H 以及 O-Z 字母开头的变量默认（在不声明的情况下）是双精度的，否则则是整型的，如下： ****************************************************************************** PROGRAM D IMPLICIT DOUBLE PRECISION(A-H,O-Z) J1=1D-2 J2=-0.5D-1 x=J1+J2 print *,x end ****************************************************************************** PROGRAM E implicit double precision (A-I,O-Z) double precision a,i,e1,e2 data j2 /0.87450547081842D-3/ data j3 /-0.11886910646016D-4/ data j5 /-0.17242068505339D-5/ data j7 /0.10566966079622D-6/ write(*,*) "please input a" read(*,*) a write(*,*) "please input i" read(*,*) i e1=(j3*sin(i)/(2*a*j2)-5*j5*sin(i)*(1-7*sin(i)**2/2+21*sin(i)**4/8)& &/(2*a**3*(2-5*sin(i)**2/2))+35*j7*sin(i)*(1-27*sin(i)**2/4+99& &*sin(i)**4/8-429*sin(i)**6/64)/(3*a**5*(2-5*sin(i)**2/2))) e2=-(j3*sin(i)/(2*a*j2)-5*j5*sin(i)*(1-7*sin(i)**2/2+21*sin(i)**4/8)& &/(2*a**3*(2-5*sin(i)**2/2))+35*j7*sin(i)*(1-27*sin(i)**2/4+99& &*sin(i)**4/8-429*sin(i)**6/64)/(3*a**5*(2-5*sin(i)**2/2))) write(*,"(E9.2E3)") e1,e2 stop end ****************************************************************************** 第一个程序输出不是-0.4 而是 0.000000000000000E+000 第二个程序任意输入 a、i，并未得到希望得到的结果，而是输出 NAN 和 NAN，关于 NAN 这个错误，有时候函数定义 域不符合的时候，运行并不报错而是输出 NAN，这个时候检查程序这些地方是检查的重点，当然，会有其他情况， 但我碰到的不多，只好就我所知跟大家交流一下。 这两个程序都因为 J 开头的变量不属于默认双精度变量，而用双精度表示给它们赋值了，导致结果跟预期不一致， 在程序中把这些以 J 开头的变量用 REAL*8 声明一下，或把 implicit double precision (A-I,O-Z)改为： implicit double precision (A-J,O-Z)，或把这个语句去掉就可以得到预期的结果了。 对于数组，可以用 DIMENSION 定义，但需要注意的是，若在程序头未做声明（implicit none）时，用 DIMENSION 定义数组时，当数组名首字母不属于(A-J,O-Z)里时，其值输出时为整型，当然做了如下声明情况也会如此： （implicit double precision (A-I,O-Z)）
如下： ****************************************************************************** PROGRAM F dimension m(2) m(1)=1.5 m(2)=2.5 print *,m(1),m(2) end ****************************************************************************** 输出的结果是“1，2”而不是“1.500000,2.500000” 当把程序中 m 改为 a 时，输出“1.500000,2.500000” 所以，比较好的方法是尝试用 REAL 来定义数组（当然也可以用 REAL*8）： ****************************************************************************** PROGRAM G real m(2) m(1)=1.5 m(2)=2.5 print *,m(1),m(2) end ****************************************************************************** 另外，要说的是，变量可以不定义而直接赋值，但会出现如上面 PROGRAM D-E 的问题，所以建议大家在编程的时候 对非整型变量声明一下，尽管麻烦，但不容易出错，有时候正是这类错误会让初学者困扰好久。 定义变量时，经常会看到两种定义的写法：以 REAL 为例：可以有 real m 和 real:: m 第一种方式不可以直接赋值，必须写成这样： ****************************************************************************** PROGRAM H real m m=1.0 print *,m end ****************************************************************************** 第二种则可以： ****************************************************************************** PROGRAM I real:: m=1.0 print *,m end ******************************************************************************
read (1,100) x 100 format (1e12.7) close(1) write (2,200) x 200 format (1e15.8) close(2) end ****************************************************************************** 如果用"*"的话，就为默认形式，更具体的可以查看帮助或有关资料，比较好的方法是随时做一个 test 程序，用来 检测所学或所想。对于上程序，出现的"100","200"是语句标号，这些标号为方便语句的跳转而出现，可以实 现循环、条件控制等，但也为了使程序结构化而不推荐使用，用 goto 语句和语句标号实现语句的跳转如下： ****************************************************************************** PROGRAM C integer n real z n=0 read *,z 1 call f(z) y=z n=n+1 if (n<10) goto 1 print *,y end subroutine f(x) x=x**2 return end ****************************************************************************** 这类跳转在 F77 里经常用到，F90 以后并不多见，但对于"100 format (1e12.7)"之类还是经常用到，这是用来表示 存储读取的数据的格式的，可以放在程序任何位置，更具体的用法要参看说明。 有关注释： Fortran 里注释用"!"或"C"，其中，一般在 Windows 下使用"Compad Visual Fortran"编译，有两种格式，一个是"Free Format"，生成".f90"，另外一个"Fixed Format"，生成".for"，只有".for"里两种注释都可用（"!"或"C"），但 在".f90"里只能用"!"。 有关学习的困难： 算法是语言的灵魂没错，是最麻烦的，但想必大家都学过 C，遇到过不少算法，这些可以用 C 实现的，用 Fortran 实现都不是很困难，所以这里不主要讨论这个“灵魂”性质的东西。 常量、变量、数组的数据类型，以及数据类型的读写控制倒是经常容易出错的。下面主要讲一些我认为需要注意的 和我曾经犯过和看到过的错误。 Fortran 跟 C 一样，也分整型(INTEGER)，实型(REAL)，双精度(REAL*8 或 REAL(8)或 DOUBLE PRECISION)，这些在 科学计算中还是比较重要的，以实型数为例：一般 REAL 等价于 REAL*4 或 REAL(4),是单精度的； 而双精度在 F77 中表示为 DOUBLE PRECISION，在 F90 中可以表示为 REAL*8 或 REAL(8)，在高精度计算中，双精度 的变量是很有必要的，对于一般实数可以表示为小数形式或指数形式，而双精度都表示成指数形式，但指数 E 要改 成 D，如：
1、 Fortran 学习的一些建议
相信大家都对 C 语言有一定的了解，其实 Fortran 跟 C 相差不是很多。 我把自己认为比较合理快速学习 Fortran 的方法说下。 学习 Fortran，会遇到 Fortran77&Fortran90 等等，两者差别不大，建议学习 Fortran90 或更高，更加自由些（仅 对一般用而言，其他优势可能体现不出来），对自己以后Байду номын сангаас习他的程序包也会有好处。 大家一般只是为了编程，为了计算而学 Fortran，而不是为了学习 Fortran 而学 Fortran，所以我的建议是学习 Fortran 不要像学 C 那样拿一本很详细的教材从头至尾学下来，一个大家都有不错的 C 语言基础，而且也没有太多 的精力去专门研究这些，倒不如看些简易的教材（我会附上），掌握基本语句之后直接从看最简单的程序开始。这 样，很快就会体会到 Fortran 的格式，可以开始自己写程序了。学习的顺序我建议如下： 1、 编一些仅含输入输出的程序，然后可以尝试把输入输出同文件结合起来（从文件里读数据、写数据）； 2、 然后可以学条件判断、循环语句，通过几个实例也可以很快掌握； 3、 再往后就是写子程序，就是程序的调用，相信那个时候，看了我的第一个例子（PROGRAM A）就应该能写出简 单的含函数调用的程序，到了这里，基本上可以算告一段落，可以进行结构上复杂的程序的编写； 4、 最后，可以学一下多个程序的编译甚至是多种语言程序的混编（如既有 C 又有 Fortran 的多个程序一起编译）。 多个程序的编译我不并不熟悉，就留给 siriusbobo 同志来解说吧:-)
在编程中遇到困难然后再去查找资料和用法不失为一种好的方法，不必刻意去求学全。当然，有足够时间和精 力的同学强烈建议好好看教材，不必急于求成，有一个好的基础总是一件很好的事。Fortran 相比 C 的优势的话在 于它丰富的资源，C 的优势可能是更加简洁，编译效率更高。但对于我的平时使用来说，这两者的优势、劣势都体 现不出来，自己的感觉是 Fortran 更接近平时的科学语言，比较严谨些，更容易读懂不出错，比较符合习惯，变量、 函数的声明上也比 C 更方便灵活，以外函数的使用为例： ****************************************************************************** PROGRAM A real z read *,z call f(z) y=z print *,y end subroutine f(x) x=x**2 return end ****************************************************************************** 只需要加一个"subroutine"程序段，主函数即可用"call"调用，当然也可以写多个子程序，其中一个子程序也可以 通过"call"来调用其他子程序。就一般学习而言，除了子程序的编写，另外一个用得比较多的是文件的读写操作， 读用"read",写用"write"，如下： ****************************************************************************** PROGRAM B real x open (1,file='in.dat',status='unknown') open (2,file='out.dat',status='unknown')
REAL:100.0 或 1e2,双精度下就得表示成 1D2 由于 Fortran 中不需要对每个变量都进行声明，所以有时候会在每个程序或子程序开头做个说明，如下： IMPLICIT DOUBLE PRECISION(A-H,O-Z) 代表以 A-H 以及 O-Z 字母开头的变量默认（在不声明的情况下）是双精度的，否则则是整型的，如下： ****************************************************************************** PROGRAM D IMPLICIT DOUBLE PRECISION(A-H,O-Z) J1=1D-2 J2=-0.5D-1 x=J1+J2 print *,x end ****************************************************************************** PROGRAM E implicit double precision (A-I,O-Z) double precision a,i,e1,e2 data j2 /0.87450547081842D-3/ data j3 /-0.11886910646016D-4/ data j5 /-0.17242068505339D-5/ data j7 /0.10566966079622D-6/ write(*,*) "please input a" read(*,*) a write(*,*) "please input i" read(*,*) i e1=(j3*sin(i)/(2*a*j2)-5*j5*sin(i)*(1-7*sin(i)**2/2+21*sin(i)**4/8)& &/(2*a**3*(2-5*sin(i)**2/2))+35*j7*sin(i)*(1-27*sin(i)**2/4+99& &*sin(i)**4/8-429*sin(i)**6/64)/(3*a**5*(2-5*sin(i)**2/2))) e2=-(j3*sin(i)/(2*a*j2)-5*j5*sin(i)*(1-7*sin(i)**2/2+21*sin(i)**4/8)& &/(2*a**3*(2-5*sin(i)**2/2))+35*j7*sin(i)*(1-27*sin(i)**2/4+99& &*sin(i)**4/8-429*sin(i)**6/64)/(3*a**5*(2-5*sin(i)**2/2))) write(*,"(E9.2E3)") e1,e2 stop end ****************************************************************************** 第一个程序输出不是-0.4 而是 0.000000000000000E+000 第二个程序任意输入 a、i，并未得到希望得到的结果，而是输出 NAN 和 NAN，关于 NAN 这个错误，有时候函数定义 域不符合的时候，运行并不报错而是输出 NAN，这个时候检查程序这些地方是检查的重点，当然，会有其他情况， 但我碰到的不多，只好就我所知跟大家交流一下。 这两个程序都因为 J 开头的变量不属于默认双精度变量，而用双精度表示给它们赋值了，导致结果跟预期不一致， 在程序中把这些以 J 开头的变量用 REAL*8 声明一下，或把 implicit double precision (A-I,O-Z)改为： implicit double precision (A-J,O-Z)，或把这个语句去掉就可以得到预期的结果了。 对于数组，可以用 DIMENSION 定义，但需要注意的是，若在程序头未做声明（implicit none）时，用 DIMENSION 定义数组时，当数组名首字母不属于(A-J,O-Z)里时，其值输出时为整型，当然做了如下声明情况也会如此： （implicit double precision (A-I,O-Z)）
如下： ****************************************************************************** PROGRAM F dimension m(2) m(1)=1.5 m(2)=2.5 print *,m(1),m(2) end ****************************************************************************** 输出的结果是“1，2”而不是“1.500000,2.500000” 当把程序中 m 改为 a 时，输出“1.500000,2.500000” 所以，比较好的方法是尝试用 REAL 来定义数组（当然也可以用 REAL*8）： ****************************************************************************** PROGRAM G real m(2) m(1)=1.5 m(2)=2.5 print *,m(1),m(2) end ****************************************************************************** 另外，要说的是，变量可以不定义而直接赋值，但会出现如上面 PROGRAM D-E 的问题，所以建议大家在编程的时候 对非整型变量声明一下，尽管麻烦，但不容易出错，有时候正是这类错误会让初学者困扰好久。 定义变量时，经常会看到两种定义的写法：以 REAL 为例：可以有 real m 和 real:: m 第一种方式不可以直接赋值，必须写成这样： ****************************************************************************** PROGRAM H real m m=1.0 print *,m end ****************************************************************************** 第二种则可以： ****************************************************************************** PROGRAM I real:: m=1.0 print *,m end ******************************************************************************
read (1,100) x 100 format (1e12.7) close(1) write (2,200) x 200 format (1e15.8) close(2) end ****************************************************************************** 如果用"*"的话，就为默认形式，更具体的可以查看帮助或有关资料，比较好的方法是随时做一个 test 程序，用来 检测所学或所想。对于上程序，出现的"100","200"是语句标号，这些标号为方便语句的跳转而出现，可以实 现循环、条件控制等，但也为了使程序结构化而不推荐使用，用 goto 语句和语句标号实现语句的跳转如下： ****************************************************************************** PROGRAM C integer n real z n=0 read *,z 1 call f(z) y=z n=n+1 if (n<10) goto 1 print *,y end subroutine f(x) x=x**2 return end ****************************************************************************** 这类跳转在 F77 里经常用到，F90 以后并不多见，但对于"100 format (1e12.7)"之类还是经常用到，这是用来表示 存储读取的数据的格式的，可以放在程序任何位置，更具体的用法要参看说明。 有关注释： Fortran 里注释用"!"或"C"，其中，一般在 Windows 下使用"Compad Visual Fortran"编译，有两种格式，一个是"Free Format"，生成".f90"，另外一个"Fixed Format"，生成".for"，只有".for"里两种注释都可用（"!"或"C"），但 在".f90"里只能用"!"。 有关学习的困难： 算法是语言的灵魂没错，是最麻烦的，但想必大家都学过 C，遇到过不少算法，这些可以用 C 实现的，用 Fortran 实现都不是很困难，所以这里不主要讨论这个“灵魂”性质的东西。 常量、变量、数组的数据类型，以及数据类型的读写控制倒是经常容易出错的。下面主要讲一些我认为需要注意的 和我曾经犯过和看到过的错误。 Fortran 跟 C 一样，也分整型(INTEGER)，实型(REAL)，双精度(REAL*8 或 REAL(8)或 DOUBLE PRECISION)，这些在 科学计算中还是比较重要的，以实型数为例：一般 REAL 等价于 REAL*4 或 REAL(4),是单精度的； 而双精度在 F77 中表示为 DOUBLE PRECISION，在 F90 中可以表示为 REAL*8 或 REAL(8)，在高精度计算中，双精度 的变量是很有必要的，对于一般实数可以表示为小数形式或指数形式，而双精度都表示成指数形式，但指数 E 要改 成 D，如：