Fortran-第三讲(含习题课与实验.ppt

Fortran程序设计 第三讲 循环控制 回顾第二讲 逻辑运算 逻辑常量： .TRUE. .FALSE. 关系运算符： = = 5000的最小n值： INTEGER :i=1,s=0 DO s=s+i IF (s5000) EXIT i=i+1 END DO WRITE (*,*) i,s 3.2 DO WHILE循环 一般形式： DO WHILE(逻辑表达式) END DO 例3.2.1：用DO WHILE形式实现例3.1.1 INTEGER :i=1,s=0 DO WHILE(i=100) s=s+i i=i+1 END DO 3.3 迭代或计数循环 通常，以特定次数执行一个语句块可以采 用这样的形式： DO index=istart,iend,incr END DO index是整型变量，称为循环计数器或循环 控制变量 如果incr是1，也就是每循环一次，计数器 加1的话，incr可以省略 详解 三个循环参数istart，iend和incr可以是常量、变量或 表达式。如果是变量或表达式，其值是在循环开始前 进行计算，产生的数值用于控制循环 循环过程： 1.在DO循环执行的开始处，程序将数值istart赋给控制 变量index，如果index*incriend*incr，程序执行循 环体内的语句 2.在循环体内的语句被执行后，控制变量重新计算为 ： index=index+incr 如果index*incriend*incr，程序再次执行循环体内的语句 1.只要index*incriend*incr，第二步就反复执行，当 该条件不满足时，就跳到DO循环的结尾处执行其后 面的第一条语句 循环次数的计算 DO i=1,10 END DO DO i=1,10,2 END DO DO i=1,10,-1 END DO DO i=3,-3,-2 END DO 3.3 计数循环的使用细节 循环体内的语句缩进以提高程序的可读性 控制变量不能在循环体内修改 计数器递增计数和递减计数都是可以的 循环控制变量和参数，应该总是整数 在循环体内，也可以采用IF () EXIT 语句随时 退出循环 如果循环正常结束，循环控制变量的值并 不是确定的（依编译器而定），所以，不 要依赖这个值 3.3 例程 用计数循环的方法来计算s=1+2+.+100 !例程3_3_1.f90 PROGRAM example3_3_1 INTEGER : i,s=0 DO i=1,100 s=s+i END DO WRITE(*,*) i,s END PROGRAM example3_3_1 3.4 CYCLE语句 如果CYCLE语句在循环体内执行，那么当前 循环马上会被中止，控制器将返回循环的 顶部，继续下一个循环 PROGRAM test_cycle INTEGER :i DO i=1,5 IF (i=3) CYCLE WRITE (*,*) i END DO WRITE (*,*) End of loop! END PROGRAM test_cycle CYCLE常用来在循环中跳过某些 特定的数，比如下面是跳过所有 偶数： PROGRAM test_cycle INTEGER :i DO i=1,10 IF (MOD(i,2)=0) CYCLE WRITE (*,*) i END DO WRITE (*,*) End of loop! END PROGRAM test_cycle 3.4 例程 计算1到100之间所有个位数不为6的数的和 ! 例程：3_4_1.f90 PROGRAM test_cycle INTEGER : i,s=0 DO i=1,100 IF (MOD(i,10)=6) CYCLE s=s+i END DO WRITE(*,*) i,s END PROGRAM test_cycle 3.5 EXIT语句 在3.1中DO 和IF () EXIT构成了一个循环，在 其它形式的循环中，EXIT语句仍可使用 EXIT语句的应用会使循环控制更加灵活 那么什么时候适用于EXIT语句呢？ 例3.5.1：计算 我们写一个程序计算前100项的和： PROGRAM test_exit INTEGER :i REAL : s=0 DO i=1,100 s=s+(1./2)*i WRITE (*,*) i,s END DO WRITE (*,*) End of loop! END PROGRAM test_exit 可以看到，当循环进行到第25次的时候，和 数s已经收敛到1了，后面的循环没有意义， 那么，如果控制循环，当输出达到我们的要 求后就停止呢？ 例3.5.2：利用EXIT完成例3.5.1 当前后两次计算得到的s之差小于我们给 定的某值时，选择退出循环： ! 例程3_5_2.f90 PROGRAM test_exit INTEGER :i REAL : s=0,t DO i=1,100 t=s s=s+(1./2)*i WRITE (*,*) i,s IF (ABS(s-t)=0.000001) EXIT END DO WRITE (*,*) End of loop! END PROGRAM test_exit 3.6 给循环命名 可以给循环指定一个名称，当循环比较大 而且出现了多重嵌套的时候，会很有用， 一般形式为： 名称: DO IF (逻辑表达式) CYCLE 名称 IF (逻辑表达式) EXIT 名称 END DO 名称 名称: DO index=istart,iend,incr IF (逻辑表达式) CYCLE 名称 IF (逻辑表达式) EXIT 名称 END DO 名称 CYCLE EXIT后面的名称是可选项，但是如果使用的话，必须和DO语句上的保持一致 3.7 嵌套循环 一个循环可以完全嵌入另外一个循环，这 种情况叫循环的嵌套 PROGRAM nested_loops INTEGER : i,j,product DO i=1,3 DO j=1,3 product=i*j WRITE (*,*) i,*,j,=,product END DO END DO END PROGRAM nested_loops PROGRAM nested_loops INTEGER : i,j,product outer:DO i=1,3 inner:DO j=1,3 product=i*j WRITE (*,*) i,*,j,=,product END DO inner END DO outer END PROGRAM nested_loops 起名字： 如果交换END DO后面的inner与outer， 会出错，嵌套必须是完全包含 例3.7.1：3_7_1.f90 如果CYCLE或EXIT语句出现在嵌套循环里， 而且没有命名，那么CYCLE或EXIT作用于哪 个循环呢？ 属于包含它的最内层循环 我们将例3.7.1改写一下 执行结果？ PROGRAM nested_loops INTEGER : i,j,product DO i=1,3 DO j=1,3 IF (j=2) CYCLE product=i*j WRITE (*,*) i,*,j,=,product END DO END DO END PROGRAM nested_loops 起个名字会有更多的灵活性 下面这个程序，将CYCLE指定给外层循环 运行结果是？ PROGRAM nested_loops INTEGER : i,j,product outer:DO i=1,3 inner:DO j=1,3 IF (j=2) CYCLE outer product=i*j WRITE (*,*) i,*,j,=,product END DO inner END DO outer END PROGRAM nested_loops 3.8 IF与循环的嵌套 IF结构可以嵌入循环 循环也可以嵌入IF结构 如果嵌套，嵌入的结构必须完全在另外一 个结构之内 下面是错误的： IF (ab) THEN . DO i=1,3 . END IF . END DO DO i=1,3 . IF (ab) THEN . END DO . END IF 对前三讲内容的总结 程序的结构 以PROGRAM program_name开始 以END PROGRAM program_name结束 声明语句必须放在第一条可执行语句之前 程序分三种基本结构，以这三种基本结构 为起点，构成复杂的程序 对前三讲内容的总结 基本的数据类型 整型 INTEGER : i,j,k INTEGER : i=1,j=2 INTEGER,PARAMETER : UPPER=100 实型 REAL : a REAL : a=3.,b=4.1 REAL,PARAMETER : PI=3.14 字符 CHARACTER(len=6) : name CHARACTER(7),PARAMETER : NAME=Richard 对前三讲内容的总结 算术运算与逻辑运算 优先级 运算顺序 显示声明与隐式声明 IMPLICIT NONE 内置函数 对前三讲内容的总结 IF结构 IF (逻辑表达式) THEN . END IF IF (逻辑表达式) THEN . ELSE . END IF IF (逻辑表达式) THEN . ELSE IF(逻辑表达式) THEN . ELSE IF (逻辑表达式) THEN . ELSE . END IF 对前三讲内容的总结 CASE结构 SELECT CASE (case_expr) CASE (情况选择_1) 程序块1 CASE (情况选择_2) 程序块2 CASE DEFAULT 程序块n END SELECT case_expr 不能是实型 保留DEFAULT选择支是 良好的编程习惯 对前三讲内容的总结 循环结构 DO . . IF (逻辑表达式) EXIT . . END DO DO WHILE (逻辑表达式) . . END DO DO index=istart,iend,incr . . END DO uCYCLE与EXIT的用法 u循环嵌套（外层循环必须完全包含内层循环） uIF与循环嵌套 （必须是完全包含的） Fortran程序设计 第三讲 习题课 程序设计一：example1.f90 计算机中，计算三角函数的值采用计算三角函数的无穷级数的前N项得到近似 值，当误差小于计算机表示精度时，求得数值即为可用，展开表达式为： 其中N为保留在级数中的项数 编写一程序，读入x的度数，然后利用上述公式计算x的正弦值，并与内置的正 弦函数计算得到的值进行比较 程序设计二：example2.f90 一门大炮以初速度300米/秒，与地面成 theta角发射一发炮弹，假设空气的阻力总 是与运动的方向相反，且与速度的平方成 正比（阻力系数为k），炮弹出口时，阻力 为炮弹重量的2倍，试求出炮弹的最大高度 和水平射程 程序设计三：example3.f90