VisualFortran90第3章.pptVIP

第3章 基本语句,3.1类型说明语句,3.2 算术表达式和赋值语句,3.3 输入与输出语句,3.4 输入和输出编辑符,基本语句概述,前面已经介绍了Fortran90的语言组成元素及有关程序单元等概念，也了解了程序是由语句组成。Fortran90的程序具有强大的功能，语句很多，但支持程序的最基本的语句主要有四种：类型说明语句、赋值语句、输入语句、输出语句。运用这些基本的语句，就可以编写一些简单的程序。,Fortran90中的变量通常要进行类型说明，然后才能使用。类型说明语句的形式是： 类型说明(种别说明)，属性说明1，属性说明2，属性说明n:变量名表 例如： Integer(kind2)，dimension(1:15):A 说明变量A的类型是整型、种别是2、属性是Dimension(1:15)，即A被说明为种别参数为2的一维整型数组，具有15个元素。这里的种别说明和属性说明不是必选的，有时也可以省略。,3.1 类型说明语句,例 INTEGER : A,SUM,TOTOL REAL X,Y(缺省双冒号) CHARACTER:C !Character类型的长度缺省为1。 其余类型的说明语句请自己练习。,类型:变量名表 (注意：此处双冒号可以省略，但不提倡）,省略了种别说明和属性说明后具有最基本形式：,选择恰当的数据类型：运算速度、范围、精度、注意实数的误差,整型数据运算速度快，在机内存储没有误差，但能表达的值的范围较小； 实型数据能表示小数、分数及不同的精度，表达的值的范围大，但数的外部表示和机器存储会有误差。 例，10.2，在机内表示可能为10.999998。 使用实数时，尽量避免作相等或不相等的比较 例：A是实型变量，对其与10.2作相等与否比较，不能写成 ：IF（A=10.2） PRINT *,A 应改写为：IF（ABS(A-10.2)1.0E-6）PRINT*，A,FORTRAN以前版本对未说明类型变量使用隐含规则，即I-N规则：凡以I-N开头的变量都为整型，其余为实型。 FORTRAN90不提倡使用隐式说明，为抑制隐式说明发生作用，应在程序一开始就写出语句： IMPLICIT NONE,淘汰隐式说明,程序中常需要为一些变量预先设置初值，FORTRAN90规定可在说明变量的同时使变量初始化。（注意：双冒号不可省略） 例： REAL:score=89.5 INTEGER:x,y=0,z,类型说明时，可进行变量的初始化,3.1.2 种别说明,1、种别的说明方法： 关键字KIND，后跟=及种别参数，写在类型关键字后面的括号内。 例如： INTEGER（KIND=2）:X !X是整型，种别为2 或： INTEGER(2):X 或： INTEGER *2:X 种别说明可以缺省，若缺省则为标准种别。,2 、有关种别的函数,KIND（X） SELECTED_INT_KIND(N) SELECTED_REAL_KIND(M,N) 测试标准种别： KIND(0) 4（整型） KIND(0.0) 4（实型） KIND(.FALSE.) 4（逻辑类型） KIND(A) 1（字符类型）,各种基本类型种别可取值,INTEGER：1，2，4，8 REAL：4(单精度），8（双精度） LOGICAL：1，2，4 COMPLEX：4（单精度），8（双精度） CHARACTER:1,3、常数种别的表示,后缀法：INTEGER、REAL、LOGICAL、COMPLEX。 例：15_2, 14.56_4, .false._4 复型常数的种别由两个实数成分的种别来标明。 例：(3.5_4,8.6_4) 前缀法：字符型 例：1_abc,3.1.3 属性说明,属性是被说明对象的所属性质。使该对象具有某种附加功能、特殊的使用方式与适用范围。 属性关键字写在说明语句种别说明符之后，双分隔符之前，各属性关键字之间用逗号分开，次序任意。 属性关键字（P38）： PARAMETER DIMENSION PUBLIC INTENT PRIVATE OPTIONAL POINTER SAVE TARGET EXTERNAL ALLOCATABLE INTRINSIC,（1）功能：用一个符号代表一个常量，称为符号常量（常数） （2）写法： Real，Parameter ：G=9.8 &说明类型时赋值 （3）位置：位于可执行语句之前,PARAMETER 属性, 程序中不得改变其值 与普通常量的区别： 不作语句标号和FORMAT中重复系数 类型： 一般采用I-N规则，否则，需先定义其类型 例：parameter(n=5),（4）使用规则,DIMENSION也称数组属性。定义一个数组必须在说明语句中附加数组属性关键字。 DIMENDION（数组形状说明） 例如： INTEGER,DIMENSION(1:10):X,DIMENSION属性,表达式： 将常量，变量，函数用运算符连接起来的式子。 FORTRAN90有四种表达式： 算术表达式 关系表达式 逻辑表达式 字符表达式,3.2 算术表达式和赋值语句,以后章节再介绍,3.2.1 算术表达式,1、 5个算术运算符：,* 乘方 * 乘 / 除 + - （正，负，加，减）,由算术运算符和括号将各运算元素（也称为操作数，如：常数、变量、函数、数组元素）连接起来的有意义的式子。,2、运算符的优先级,3、内在函数,FORTRAN 90配置的函数称为内在函数。内在函数分为三种： 基本函数 转换函数 查询函数 使用函数应注意的四个问题： 1、函数名及函数的功能 2、自变量的个数及类型 3、函数值的个数及类型 4、对函数的限制,注意： 三角函数单位为弧度 sinD cosD tanD 可以为度(F90) (2)某些函数参数只能为实型 如：log(2.0) (loG（2）错) (3)自变量个数、次序 例:MOD(5,3)=2 MOD(3,5)=3 (4)自变量可以是有值的常量、变量、表达式 例: ABS(B*2+SIN(A+B),(2) 转换函数（P41),(3)查询函数（P41),KIND( ) SELECTED_INT_KIND( ) SELECTED_REAL_KIND（） PRECISION( ) RANGE( ) ,4、算术表达式,用Fortran来编写数学表达式的规则和方法都很“直观化”，和在纸上做四则运算只有一点点的差别。例：,书写表达式注意事项：,例： 1、 2、,答案： 1、2.0*SIN（3.14/4）/3.0 2、(Sin(4.0)+cos(10*3.14/180)*exp(2.5)/ (Sqrt(2.0)+abs(a*x)+log(3.0*5),5、表达式的计算,（1）表达式中运算的优先次序是： 括号 函数 * * 或 / +或- 同一层内运算符自左向右依次执行，多层括号中最内层括号优先级别最高，逐层向外。 对于连续的乘方运算，采用先右后左的方式 例：3*2*3，先计算2*3=8，再进行3*8=6561,（2）表达式的类型与种别,运算对象类型相同时，运算结果的类型为同一类型 注意：5/2=2 1/2=0 ！,想一想： 1/2*3.6-1.2的值？ 有何 3.6*1/2-1.2的值？ 不同？,运算对象类型不同时，系统一般先转换成相同类型后再运算 转换规则是：较低级的类型转换为较高级的类型 数据类型隐含的高低次序为（由低到高）： 整型实型 双精度 复型 例： 8/5+2.0*5/2=6.0（逐步转化）,两个不同种别参数的数据运算，结果取精度或允许范围较大的那个参数的种别,例： 3.1_4+4.5_8 得7.6_8 2.1_4+(6.5,3.8_8) 得(8.6_8,3.8_8),注意有效位数的限制引起的误差 计算机存储数据的有效位数是有限的 一般为十进制数的6至7位 例：1.0/3.0的结果在内存中不是0.3333333333333，而是0.3333333 注意溢出 计算结果超出了存储单元所允许的数的范围 程序中的表达式，要避免两个很大的数相乘、或一个很大的数除以一个很小的数,二、赋值语句,1、作用：将一个表达式的值赋给一个变量（或一个数组元素） 2、写法 V=表达式e 例：A=3.14159*R*2 注意读法 B=A C=3,3、赋值语句的功能,a、计算表达式e的值 b、转化为V类型、种别 c、赋值,例：I=6.2*2 A=6*2 C=A+B（C复型，A,B实型) 例： m为整型,x为实型 M=（1.0，2.0）*2 ：2 X=(1.5,2.0)+(2.0,1.0） ：3.5,A=B B=A,错例：x+y=1 3=A sin(x)=0.5,2、赋值号左边只能是变量名（或数组元素名、数组名），不能是表达式。,4、注意,正确：A=A+1 计数器,3、类型要求 逻辑型、字符型的赋值语句要求“=”两边类型相同 数值型赋值，不区别整型、实型和复型，允许两边的数值类型不同 执行赋值语句后，把e的值转化为V的类型后再赋值给V V是整型、e是实型，把尾数丢掉化为整型后赋值 4、种别方面 字符型要求种别相同 其余类型的e、V种别允许不同 执行赋值语句后，e的值的种别转化为V的种别后再赋值,A=10;B=20 C=A A=B B=C,例：使用赋值语句交换A，B值,简单程序示例 例：输入圆半径，求圆面积和周长,PROGRAM main REAL:r,l,s READ *,r l=2*3.14159*r s=3.14159*r*2 PRINT *,l,s END PROGRAM MAIN,real,parameter:p=3.14159或 parameter(p=3.14159),3.3 输入输出语句,用FORTRAN语言解决实际问题的过程，如下图所示：,3.3.1 输入/输出(I/O)的概念,I/O概念共有四个: 一、I/O的定义 I/O是相对于内存而言的， 键盘属于输入设备， 显示器属于输出设备， 优盘、硬盘既是输入设备，又是输出设备。,1、I/O的对象 列在中 2、I/O的方向及语句 READ （U，f） WRITE 其中:输入 READ语句 输出 PRINT语句,只输出到显示器 WRITE语句,适合任何输出设备,二、I/O需确定的三个因素,格式,设备(部件),3、设备与格式 U(部件) * : 系统约定设备 某个值: 指定通道号(设备逻辑号、文件号) 表控格式I/O（*）: 系统约定的格式。 f(格式) 基本格式(自定格式)I/O：按用户要求的格式 组织I/0。 带控制信息表的I/O：,三、的内容,READ中的输入表的内容可以是: 变量名,数组名,数组片段名,结构成员名，隐循环表(隐DO表)，不能是表达式 WRITE 中的输出表内容可以是: PRINT 变量名,数组名,数组片段名,结构成员名,隐循环表(隐DO表), 常数,函数和表达式。,四、记录和文件,1、记录：以回车（ENTER）作为记录的分隔标记。 每执行一个I/O语句就启动一个新记录。 I：碰到回车（ENTER）为一个记录。 O：一行为一个记录。 2、文件：文件为同类记录的集合，文件的读取单位为记录。,3.3.2表控输入语句,一、含义 输入：数据 内存（变量） 赋值语句：定值，少量，程序中变值 输入语句：变动（待定），批量，执行时送值,二、写法 简单的输入语句： Read *，变量名表 Read（*，*）变量名表,例：Read*，A，D，F,三、功能：执行时，暂停，等待用户从键盘输入数据， 分别赋给各变量，赋值顺序自左向右。 四、程序执行过程中按表控格式输入数据 各数据间有分隔符：，或空格。 类型匹配：整型:带小数点只取整数部分； 实数：可以为整数； 复数：（实部，虚部）； 字符：一串字符：赋值时长度转化 或一串字符 即可省略。 逻辑：以T或F作为第一个字母的字符串 （点号1个、空格多个在前忽略）,例：read *,I 输入：2.5 取2 3.输入的数据必须是常数，不能是变量和表达式 如输入2+1，则出错。出错信息： run-time error F6601：Read（con）-Invalid Integer 含义： 输入了无效的整数 4.输入数据个数： 1）不得少于变量的个数； 2）可分行输入； 3）多余的数据不起作用,5.空格可以多个，/表示输入数据结束，后面的数据被取消，没有输入数据的变量值为原值； Read*，A，B，C 输入： 2，1/3 结果： A=2 B=1 C=0 6、如果几个连续变量需要赋同一个值，可以使用重复因子r,即r*c： r为重复数 4*0.5，2*3，2*AB，3*（1.0，-1.0）,7.多个Read语句 每个Read必须从一个新的行输入数据 例：read*,a,b,c,d read*,e 1,2,3 数据不够，继续读取下一行 4,5 5 作为无效数据被放弃 6,3.3.3表控输出语句,一、含义：数据 显示 二、写法：WRITE （*，*）输出表 PRINT*，输出表,表控格式,变量名，表达式：值 常量：原样输出 空：空行 变量之间用逗号分隔,三、功能：按表控格式依次输出各数据的值。 例：PRINT*，N=，N,固定的输出宽度,类型：复型： 带（ ）输出 逻辑型：T，F 输出一个字符 字符型：丢失，采用左对齐输出,表控输出的格式,3.一行显示不下，数据自动换行输出 4.多个PRINT语句：每个开始输出一个新的记录,输入输出的三种不同的格式： 1表控格式的输入输出 2有格式的输入输出 3带控制信息表的输入输出 要素： 1在什么外部设备上输入或输出 2用什么格式输入输出 3输入输出哪些数据,3.4 输入与输出编辑符,READ (,) READ , WRITE (,) PRINT , 常用输入设备：键盘、卡片机、磁盘 常用输出设备：显示器、打印机、磁盘 如：READ（5，*）X WRITE（*，*）X,输入与输出的一般形式,格式说明：*、格式字符表达式 作用：精确地说明每一个数据应该怎样输入或输出，包括类型、小数点位置、有效位数、输出结果的形式,例：字符表达式或变量 WRITE（*，（ I5，3F5.4，A16 ）IOLIST 或： CHARACTER（80）MYLIST MYLIST=（ I5，3F5.4，A16 ） WRITE（*，MYLIST）IOLIST,1I 编辑符控制输出： 功能：用于整型数据的输入输出 格式： Iw Iw.m rIw w输入输出数据字段总宽度 m至少m位数字 r为重复系数,一. 整型编辑符：Iw.m,例1设 J=10， K=-12，L=123 WRITE (*,”(I3，I5，I7)”)J,K,L,10-12123,注意： 1数字在指定的区域内右端对齐，不足w则左边补空格。 2负数的符号也包含在字段宽度内 3如果应输出的列数超过了规定的字段宽度，则不输出有效数据，以w个*填充。,例2在上例中，如果 J=-100，则结果为： *-12123 例3如果将格式串改为： “（I3，I5.4，I7.5）” 则输出： 10-001200123 例4如果L=123456 10-0012123456 ！Iw.m ：m位数，则按照实际数输出,例1设 J=10， K=-12，L=123 WRITE (*,”(I3，I5，I7)”)J,K,L,例5 如下表所示： 数据 格式 输出结果 -150 I5 -150 1234 I6.5 01234 4357 I7.3 4357 -2468 I4 *,注意：利用I编辑符输出时，应注意选择的w的值不能太小，以免出现字段宽度不够现象。一般选择w稍大一些。,则格式串： print “(2I3，I4)”,I,J,K 则输出结果为： 10-12123,例6设 J=10， K=-12，L=123,2I 编辑符控制输入： rIw w控制数据所占的列数。,例7 READ（*，”(I4,I5)”）I，J 输入数据如下： 345415 输入数据后按回车键，则I=345，J=415,例8程序如下： READ（*，（I3，I3，I3）I，J，K ！注意格式串的使用 或 READ（*，（3I3）I，J，K 输入123456789 如I=14，J=-25，K=234，按格式（I2，I4，I4） 输入则应为：14-25234,例9如下表所示：,说明：BN, BZ ：Blank interpretation Specifies interpretation of blanks in numeric fields （空格是否当0处理）仅用于输入格式语句，如 read “(BN,2I3)”,I,J,210,543,1编辑符格式 rFw.d 将数据按小数形式输出 rEw.d 将数据按指数形式输出 rGw.d 根据数据大小决定采用E或F格式 r重复系数 w字段宽度（总宽度） d小数部分宽度,二、实型编辑符,F编辑符 功能：用于实数编辑，小数形式的输出(浮点数：单精度实数，4个字节，7个有效数字) 当实型数值小于0.0（负数）时，则w=n+d+2 当实型数值大于或等于0.0时，则w=n+d+1 用此来确定w的宽度,1）实数的输入（三种方式） READ（*，(F4.1,2F10.6)）A，B，C 输入：124567-83527,则a=1.2；b=45.67；c=-8.3527 ！不带小数点 输入不带小数点，则由编辑符指定位置自动加上小数点。按w截取数据，由d决定小数点的位置，按右对齐，空格当0,（2）1.245.67-8.3527,READ（*，(F4.1,2F10.6)）A，B，C,！带小数点。输入的数据本身带小数点,如果编辑符中规定的小数点位置和数据本身的小数点位置有矛盾,按“自带小数点优先”原则,d不起作用，小数点记入w中,READ（*，(F4.1,2F10.6)）A，B，C,（3）1.2，45.67，-8.3527（表控格式） ！用自由格式，逗号分隔，但每个数连同后随逗号必须=w，否则出错。,注意：d可以为0，但不能省略。如下表所示：,例：X=25.6 Y=-378.456 Z=873.2 PRINT (F5.1,2F8.2) , X，Y，Z,2）实数输出：,结果：25.6-378.46873.20,注意： 1 w包括数符和小数点两位 2 若数据小于w位，则左边补空格 3 输出值时舍入，而不是截断 4. 如果是科学计数法则转换小数形式,例：REAL*4:G,H,E,R G=12345.678;H=12345678.;E=-4.56E+1;R=-365. WRITE(*,(F8.2) G,H,E,R WRITE(*,(4F10.1) G,H,E,R END,结果： 12345.68 ！舍入，取2位小数 *！所给描述符整数位不够 -45.60 ！输出时转换为小数形式 -365.00 ！输出时小数点占宽度 123456.712345678.0-45.6-365.0 说明：优点，输入时准备数据方便，和数学中实数的写法相同，输出时，数据便于阅读。 缺点，必须预先知道输出数据的范围。另容易产生“大数印错”、“小数印丢”。,大数印错”、“小数印丢”,X=123567890.876543 Y=0.000001245 WRITE(*, (1X,F15.6,F15.2) X,Y 输出结果: * 0.00 15列 15列 X Y,E编辑符 Ew.dEe 格式：数符+0+小数点+小数部分+E+符号+指数部分2位 3 d 4 指数部分宽度固定4列，w=d+3+4 优点：不必事先估计数的大小，能容纳任意大小的数据。 Ew.dEe e指定指数的宽度,例：用E格式输出数据 X=-84.31 Y=3.141592 Z=0.0187 WRITE（*， （E10.3，E13.6，E15.6） ）X，Y，Z 结果?,-0.843E+020.314159E+010.187000E-01,规则： 1wd+7 数据右对齐，左边用空格填满w位 若wd 四舍五入取d位 尾数位数d 其后用0补齐 注意：一般格式E16.7 7+7+2（2个空格，以便阅读）,改写该格式为： X=-84.31 Y=3.141592 Z=0.0187 WRITE（*，200）X，Y，Z 200 FORMAT（E10.3，E13.6，E15.6） 或 CHARACTER(30):MYLIST MYLIST=（ E10.3，E13.6，E15.6 ） WRITE（*，MYLIST）X,Y,Z,G编辑符 功能： 根据输出实数大小决定用F或E格式输出。 较大或较小，自动按E格式 Gw.d 条件：1.abs（A）10d 使用E格式输入输出 条件：10dabs（A）=0.1 使用F格式输入输出,A=758321.6 G14.7 ABS（A）107 用E格式 0.7583216E+08 注意：采用F格式，d为全部数字的位数 优先满足整数位,格式： Dw.d 数符+0+小数点+小数部分+D+符号+指数部分2位 3 d 4 方法同E格式,三、 双精度数的输入输出,复型数据是用两个实型编辑符（例如，用2Fw.d或（Fw.d，Fw.d）或2Ew.dEe来分别描述该复型的实数部分与虚数部分的。 如：COMPLEX:X X=(2.8,4.6) PRINT (2F4.1),X 输出结果为： 2.8 4.6,四. 复型编辑,格式：rLw 功能：逻辑值的输入输出 规则： 输出一个字母，在字段最右端，前面补空格 输入时按宽度读取，以第一个字母作为逻辑值,五.逻辑型数的输入输出,六、字符型编辑A,A用来编辑字符型变量，它不关心该字符串的长短如何。例： CHARATER*5 A，B，C READ（*，(A,A,A)）A，B，C WRITE（*，(A,2X,A,2X,A)）A，B，C END 输入：ABCDBASICFORMAT,结果：ABCDBASICFORMA,注意： 对于字符型数据的输入： 1、 在表控格式输入的时候，输入的字符串可以加上撇号，也可省略，撇号不起作用 2、 在有格式输入的时候，输入的字符串的时候不需要加上撇号，如果输入带撇号，则撇号算入W宽度，,1）X编辑描述符 功能1：在输出时产生空格，它的一般形式为： nX 例： K=123 L=2001 A=34.5 WRITE（*，(I3,2X,I4,3X,F4.1)）K，L，A,六. 其他格式编辑符,结果：123200134.5,功能2：输入时，表示跳过n个字符 READ（*，(2X,F7.1)）A 输入：1234.51,A=34.51 ！12跳过,2撇号编辑符（单或双） 功能：撇号内的字符串原样输出。 3H编辑符: 描述字符串 nH 注意：1. N 必定等于字符串长度，否则编译出错 2. 字符串中空格有意义,X=45.7 Y=289.7 WRITE（*，100）X，Y 100 FORMAT（2HX=，F5.1，4HY=，F6.2） END,结果：X=45.7Y=289.70 也可FORMAT（ X=，F5.1，Y=，F6.2）,4斜杠编辑描述符 作用：结束本记录的输出并开始下一个记录的输出 WRITE（*，(5HABCDE,/,5HBCDEF,/,1X,5HCDEFG)） 结果如下所示： ABCDE BCDEF CDEFG 注意：1.如两个连续斜杠，在输完前面记录后，空一行再输出 2.如在编辑符的最后出现一个斜杠在输出完记录后，再输出一个空行,作用：当输入表、输出表输完后，阻止后面的编辑符起作用。但若输入、输出表未结束之前，不起作用。,5冒号编辑符：,INTEGER:X,Y,Z X=1;Y=2;Z=3 PRINT (1x,I1:“+“,I1:,“+“,I1:“+“),X,Y,Z END,输出结果为： 1+2+3,带控制信息表的输入输出,1、带控制信息表的读语句(P49) READ（说明符1，说明符2，说明符n）输入表 关键字=指定参数 这里的说明符是指一些附加的功能（例如，指示读入是否出错，出错如何处理等），这些功能每一个可写成一个控制说明符，彼此用逗号分开，全部控制说明符用一对括号括起，写在读关键字和输入表之间，称为控制信息表。,例如：,WRITE(说明符1,说明符2,说明符n)输出表 WRITE(UNIT=6,FMT=(1X,2F8.2),IOSTAT=M)X,Y 各部分与输入语句中基本相同。,带控制信息的输出语句(P51),例:,program main real:a,b integer:m read(UNIT=5,FMT=*,IOSTAT=m)a,b print *,A,B print *,m end,read(*,*,IOSTAT=m) A,B,1 一个记录的编辑格式由它所需的各种类型编辑符组合在一起，彼此用逗号分开，并用括号括起来，再在外面加上单撇号（或双撇号）做定界符。如： (编辑符1，编辑符2，编辑符n) 例：PRINT (1X,F3.1,”AND”,F3.1),X,Y,3.4.2 有关一个记录的编辑格式说明,3 记录编辑格式如有相连的几个相同的编辑符，则可简化为一个编辑符，但在前边需加上重复系数。 例：PRINT (1X,F6.1,F6.1,I7,I7),A,B,C,D 可写为： PRINT (1X,2F6.1,2I7),A,B,C,D,2. 编辑符的类型必须与输入（或输出）表中对应位置数据