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Fortran语言 Fortran77结构化程序设计 普通高校计算机基础教学课程 2020 3 24 2 说明第一章算法 略 第二章计算机和计算机程序 略 2020 3 24 3 第三章Fortran语言程序设计初步 2020 3 24 4 3 1Fortran语言的发展概况 FORmulaTRANslator公式翻译器Fortran语言是一种适合于科学和工程计算问题的程序设计语言 也是计算机高级语言发展史上使用最早的一种程序设计语言 2020 3 24 5 3 1Fortran语言的发展概况 Fortran语言的发展过程 1951年由约翰 贝克斯等人开始研究Fortran语言 1957年第一个Fortran程序在IBM704机上运行 1958和1962年先后推出Fortran 和Fortran 1966和1978年先后颁布Fortran66和Fortran77 1991年颁布了Fortran90 现在已经有了Fortran95 Fortran2003 2020 3 24 6 Fortran语言的特征 Fortran语言的最大特性是接近数学公式的自然描述 在计算机里具有很高的执行效率 易学 语法严谨 可以直接对矩阵和复数进行运算 自诞生以来广泛地应用于数值计算领域 积累了大量高效而可靠的源程序 很多专用的大型数值运算计算机针对Fortran做了优化 广泛地应用于并行计算和高性能计算领域 Fortran90 Fortran95 Fortran2003的相继推出使Fortran语言具备了现代高级编程语言的一些特性 2020 3 24 7 3 2简单的Fortran程序分析 例1 求一元二次方程x2 3x 5 6 0的根 并打印结果 利用公式 这里 a 1 b 3 c 5 6 2020 3 24 8 3 2简单的Fortran程序分析 编程如下 ctherootsofthequadraticequationa 1 0b 3 0c 5 6x1 b sqrt b b 4 0 a c 2 0 a x2 b sqrt b b 4 0 a c 2 0 a write 100 x1 x2100format 1x x1 f6 2 x2 f6 2 end 2020 3 24 9 3 2简单的Fortran程序分析 执行结果 x1 1 30 x2 4 30 例2 试求3 6 9 的值 编程如下 2020 3 24 10 3 2简单的Fortran程序分析 主程序 子程序 cmainprogramcsubprogramj k 3 functionk n l k 6 k 1m k 9 i 2write j l m5if i le n thenendk k ii i 1执行结果 goto56720362880endifreturnend 2020 3 24 11 3 2简单的Fortran程序分析 Fortran程序的基本结构 一个Fortran源程序由一个或多个程序单位组成 每个程序单位以 end 语句结束 每个程序单位包括若干行语句行 执行语句和非执行语句行 非语句行 注释行 语句前可不设标号 也可根据需要设标号 各类语句在程序单位中的位置有一定规则 程序必须按规定格式书写 2020 3 24 12 3 3Fortran源程序的书写格式 Fortran77源程序必须按以下格式书写 每行只能在80列内书写 并把80列分为4个区 1 5列 标号区 1 5位无符号整数 第1列为 或 c 时 为注释行 第6列 续行标志区 非空格或非零字符 最多19个续行 7 72列 语句区 书写语句 一行只能写一条语句 73 80列 语句注释区 一般作编号注释 2020 3 24 13 3 4Fortran程序的编辑与运行 FortranPowerStation4 0集成开发环境简介 2020 3 24 14 3 4Fortran程序的编辑与运行 一 FortranPowerStation4 0的启动选 开始 程序 FortranPowerStation4 0 MicrosoftDeveloperStudio 二 创建项目工作间选 File New ProjectWorkspace ConsoleApplication 并输入项目工作间名称 如 aaa 和存放项目工作间的位置或路径 如 c for Create 2020 3 24 15 3 4Fortran程序的编辑与运行 三 给项目工作间添加和编辑文件打开指定的项目工作间 选 Insert FileintoProject 输入要添加的文件名 如 st01 for Add 然后按Fortran程序的书写规则编辑程序 四 编译项目工作间中的文件打开指定的文件 选 Build Compilest01 for 五 连编项目文件选 Build Buildaaa exe 六 运行项目文件选 Build Executeaaa exe 显示程序执行结果 2020 3 24 16 3 4Fortran程序的编辑与运行 注 若Fortran程序是由一个主程序文件和若干个子程序文件组成 则应将各文件添加到同一项目工作间 分别进行编译 然后连编和运行项目文件 七 打开项目文件选 File Open 在打开对话框文件类型下拉列表中选 ProjectWorkspace mdp 然后选项目工作间文件夹中的项目文件 2020 3 24 17 3 5常量 常量 在程序执行期间其值固定不变的量 Fortran处理六种类型的常量 整型常量 Integer 实型常量 Real 双精度常量 Doubleprecision 复型常量 Complex 逻辑型常量 Logical 字符型常量 Character 2020 3 24 18 3 5常量 3 5 1整型常量包括正 负整数和零 例 5 13 0 说明 在 16位 微机中 整数的取值范围为 215 215 1 32768 32767 在 32位 微机中 整数的取值范围为 231 231 1 2147483648 2147483647 2020 3 24 19 3 5常量 3 5 2实型常量 有二种表示形式 小数形式例 15 8 21 05 14 0 14 17 0 0 指数形式 通常表示较大或较小的数 例 100000000 1 0E 80 0000125 1 25E 05数字部分指数部分 2020 3 24 20 3 5常量 说明 一个数值用指数形式表示时有两种表达方式 一个基本实数后面跟指数部分 例 0 876 8 76E 1 2589 4 2 5894E 3 一个整数后面跟指数部分 例 0 876 876E 3 2589 4 25894E 1 2020 3 24 21 3 5常量 同一个数值可用不同的指数形式表示 例 0 876 8 76E 1 87 6E 2 876E 3 计算机在输出时 按标准化指数形式输出 例 0 28 2 800000E 01 59 58E 12 5 958000E 13即数字部分大于1 且小数点前只有一位非零数字的指数输出形式 在微机中 一般用四个字节存放一个实数 其取值范围为 10 75 1075 超出此范围时为 溢出 错误 2020 3 24 22 3 5常量 下列形式为不合法的指数形式 单独的小数点和单独的指数部分 例 E5 E10 指数部分只能是整数 不能带小数点 例 8E0 5 12 3E1 5 2020 3 24 23 3 6变量 变量 在程序执行期间其值可以改变的量 3 6 1变量的概念Fortran为每一个变量分配一个相应的存储单元 每个变量在每个时刻只能有一个确定的值 例 x 4 5xx 8 0 x注 在程序中用到的变量都必须要有确定的值 4 5 8 0 2020 3 24 24 3 6变量 3 6 2变量名变量名 标识一个变量所用的名字 命名规则 变量名的第一个字符必须是字母 在第一个字符后可跟1 5个字母或数字 例 x m1 total k123 2020 3 24 25 3 6变量 注意几点 变量名不区分大小写字母 例 TOTAL Total total代表同一变量 变量名中的空格不起作用 例 abc abc abc abc代表同一变量 变量名尽量做到 见名知义 AVER SUM Imax 允许变量名与语言中具有特定含义的字 保留字 同名 例 sin read open end 建议不要使用fortran中具有特定含义的字作变量名 2020 3 24 26 3 6变量 3 6 3变量的类型Fortran能处理各种类型的变量 不同类型的变量用来存放不同类型的数据 变量类型的说明 三种方式 隐含说明即以I j k l m n开头的变量为整型变量 以其它字母开头的变量为实型变量 I N规则 例 imax m5 number 为整型变量v h2 aver 为实型变量 2020 3 24 27 3 6变量 显式说明即用类型说明语句指定变量的类型 如 Integer 说明变量为整型变量Real 说明变量为实型变量Doubleprecision 说明变量为双精度变量Complex 说明变量为复型变量Logical 说明变量为逻辑型变量Character 说明变量为字符型变量 2020 3 24 28 3 6变量 如 Integerabc xyzrealimax k3logicala1 kpz 用implicit语句说明即说明用某一字母开头的变量为指定的类型 例 implicitinteger a b real k implicitinteger x z 2020 3 24 29 3 6变量 三种类型说明的优先级 高类型说明语句 显式说明 implicit语句说明低 I N规则 2020 3 24 30 3 7Fortran内部函数 在编制Fortran程序时 经常要用到一些基本的数学函数 如三角函数 指数函数 对数函数等 为方便用户 Fortran编译系统已提供了这些函数的计算程序 需要时即可调用 Fortran内部函数调用格式 函数名 自变量 2020 3 24 31 3 7Fortran内部函数 如 sin 90 3 14159 180 1 0sqrt 9 0 3 0abs 5 6 5 6int 6 75 6exp 3 0 20 085540Fortran77全部内部函数见附录 2020 3 24 32 3 7Fortran内部函数 注意几点 函数自变量 参数 必须用括号括起来 例 sinx cosx sin x cos x 函数自变量可以是常量 变量或表达式 例 exp 3 0 sin x cos x 有些函数的类型是由自变量的类型确定的 例 mod 8 0 3 0 2 0mod 8 3 2 三角函数的角度单位是 弧度 而不是 度 函数名分为 通用名 和 专用名 内部函数名一般用 通用名 2020 3 24 33 3 8Fortran算术表达式 Fortran77提供了四种表达式 算术表达式关系表达式逻辑表达式字符表达式算术表达式 将各运算元素 常量 变量 函数和数组等 用算术运算符连接起来的一个有值的式子 2020 3 24 34 3 8Fortran算术表达式 一 算术运算符及其优先级 算术运算符 五种 加 减 乘 除 乘方 算术运算符的优先级括号 函数 乘方 乘 除 加 减注 同级运算 先左后右 连续乘方时 先右后左 2020 3 24 35 3 8Fortran算术表达式 例 3 5 6 0 8 5 4 2 sin x 3 5 6 0 8 5 42 sinxx y z x y z xyz x y z xy z有了算术表达式概念之后 我们就可以将 数学运算式 Fortran算术表达式 2020 3 24 36 3 8Fortran算术表达式 二 算术表达式书写规则 表达式中的各运算元素之间必须用运算符分隔 例 xyz x y z2 x y 2 x y 作任何运算的表达式只能写在一行 例 a b c d a b c d 2020 3 24 37 3 8Fortran算术表达式 两个运算符不能紧邻 例 a b a b a b 表达式一律用小括号 例 a x b y c a x b y c 2020 3 24 38 3 8Fortran算术表达式 三 表达式求值中的类型问题 同类型量运算的结果 仍为原类型 例 4 5 20 4 0 5 0 20 06 0 4 0 1 5 6 4 1 1 5 不同类型量运算时 先将低级类型 整型 转换为高级类型 实型 然后再按同类型量进行运算 例 2 5 4 10 0 10 2 0 3 2 0 2 0 2 0 8 0 属同类量运算 2020 3 24 39 3 8Fortran算术表达式 四 运算中的误差问题 整数量运算没有误差 实型量由于有效位数的限制 运算时会出现误差例1 1 0 3 0 3 0 0 9999999 1 0 1 0 3 0 0 3333333例2 X 1E30Y 1E30Z 1 0 X Y Z X Y Z 2020 3 24 40 3 9赋值语句 Fortran提供三类赋值语句 算术赋值语句逻辑赋值语句字符赋值语句一 算术赋值语句一般格式V e功能 把赋值号右边表达式的值 赋给赋值号左边的变量或数组元素 例 S 3 14159 r 2 2020 3 24 41 3 9赋值语句 二 算术赋值语句中的类型转换问题 赋值号两边类型一致时 直接赋值 例 k 355 赋值号两边类型不一致时 先计算 再转换 最后赋值 例 y1 6 2 y1的值为12 0 Imax 3 6 2 imax的值为7 7 2 7 2020 3 24 42 3 9赋值语句 注意几点 赋值号左边只能是变量或数组元素 不能为带运算符的表达式 例 3 a 6 x sin x 一个赋值语句只能给一个变量或数组元素赋值 例 a b c d 3 5 一个赋值语句执行后 赋值号左边变量的原值被右边表达式的值取代 例 x 1 0 x x 1 0 x的值为2 0 2020 3 24 43 3 10简单的输出语句 用户编制的程序必须要有输出语句 把结果显示或打印出来 Fortran提供了三种输出方式 表控格式输出 标准或固定格式输出 指定格式输出 无格式输出 二进制形式 适应磁盘文件 一 表控格式输出按Fortran编译系统隐含规定的格式输出 即系统根据输出数据的不同类型 自动给出相应的输出格式 2020 3 24 44 3 10简单的输出语句 二 表控格式输出语句一般格式 print 输出表列 write 输出表列 例1 print 56 8 125或write 56 8 125例2 print a b c或write a b c 2020 3 24 45 3 10简单的输出语句 例3 x 12 5y 90 5z x yprint x yprint z zend运行结果 12 50000090 500000Z 103 000000 2020 3 24 46 3 10简单的输出语句 整数的表控格式输出规定 每个整数占12列 数据打印在右端 左补空格 例 print 123 1128输出结果 123 1128 2020 3 24 47 3 10简单的输出语句 实数的表控格式输出规定 每个实数占16列 数据打印在右端 左补空格 例 print 15 4 321 45输出结果 15 400000 321 450000 2020 3 24 48 3 10简单的输出语句 当实数值的绝对值 107或 1时 按标准的指数形式输出 例 print 10000000 0 98输出结果 1 000000E 07 9 800000E 01 2020 3 24 49 3 11简单的输入语句 Fortran提供了三种输入方式 表控格式输入 自由格式输入 指定格式输入 无格式输入一 表控格式输入表控格式输入 根据变量的数据类型输入相应的数据形式 数据间以逗号或空格分隔的输入方式 2020 3 24 50 3 11简单的输入语句 二 表控格式输入语句一般格式 read 输入表列 read 输入表列 例1 read a b 若a 14 7 b 30 0 键盘输入 14 7 30 0 2020 3 24 51 3 11简单的输入语句 例2 read x k 若x 4 5 k 200 键盘输入 4 5 200 例3 read x y z 若x 1 5 y 2 5 z 3 5 read i j 若i 5 j 10 键盘输入 1 5 2 5 3 5 5 10 2020 3 24 52 3 11简单的输入语句 注意几点 输入数据的个数不得少于read语句中变量的个数 但多余的数据也不起作用 例 read x y z 若x 1 5 y 2 5 z 3 5 键盘输入 1 5 2 5 3 5 1 5 2 5 3 5 5 2 6 0 最后两个数被忽略 1 5 2 5 计算机将等待用户继续输入数据 2020 3 24 53 3 11简单的输入语句 注意几点 一个read语句可以分多行输入 但每一个read语句必须从新的一行输入 例 read x y z 若x 1 5 y 2 5 z 3 5 read i j 若i 5 j 10 键盘输入 1 5 2 5 3 5 5 10 若键盘输入 1 5 2 5 3 5 5 10 错 2020 3 24 54 3 11简单的输入语句 在输入数据时若出现 则终止对此read语句的输入 例 read x y z键盘输入 1 5 2 5 变量z的值为原值或为零 2020 3 24 55 3 12参数语句 parameter语句 一 parameter语句的功能为常量命名 即用一个符号代表一个常量 二 parameter语句一般形式Parameter p1 c1 p2 c2 pn cn 其中 pn 符号常量 cn 常量 2020 3 24 56 3 12参数语句 parameter语句 例 求半径为0 5m的圆面积和圆周长 编程如下 parameter r 0 5 pi 3 14159 s pi r 2h 2 0 pi rprint s hend 2020 3 24 57 3 12参数语句 parameter语句 注意几点 参数语句必须写在所有可执行语句之前 符号常量的命名规则及类型与变量相同 并遵循 I N规则 程序中不能给符号常量再赋值 2020 3 24 58 3 13pause语句 stop语句 end语句 一 pause语句 一般形式Pause n 注 n为1 5位正整数或字符常量 功能暂停程序的执行 一个程序单位可以有多个pause语句 2020 3 24 59 3 13pause语句 stop语句 end语句 例 parameter r 0 5 pi 3 14159 s pi r 2h 2 0 pi rpause 打印面积和周长 print s hend 2020 3 24 60 3 13pause语句 stop语句 end语句 二 stop语句 一般形式stop n 注 n为1 5位正整数或字符常量 功能终止程序的执行 一个程序单位可以有多个stop语句 2020 3 24 61 3 13pause语句 stop语句 end语句 三 end语句 一般形式end 功能对主程序 终止程序的执行和作为程序单位的结束标志 对子程序 返回调用程序和作为程序单位的结束标志 一个程序单位只能有一个end语句 2020 3 24 62 课后练习题 P75 76 第五 八 十一题 2020 3 24 63 第四章逻辑运算和选择结构 2020 3 24 64 计算机程序 程序设计的基本方法 计算机解决问题所需要的一系列代码化指令序列 计算机程序 程序 数据结构 算法即 程序就是在数据的某些特定的表示方式和结构的基础上 对抽象算法的具体描述 上述公式可扩充为 程序 数据结构 算法 程序设计方法 语言工具 2020 3 24 65 所谓面向过程的程序设计 是指利用面向过程的语言工具 如Basic Pascal Fortran和C等 进行程序开发的各项活动 程序设计的基本方法 面向过程的程序设计 优点 编程简单 结构性强 可读性好 程序执行时序特征明显 遵循这种结构的程序只有一个入口和一个出口 缺点 存在数据与程序模块的分离和程序的可重用性差等问题 2020 3 24 66 程序设计的基本方法 结构化程序设计方法 结构化编码在结构化程序设计中 任何复杂的算法 都可以由三种基本结构组成 在构造算法时 也仅以三种基本结构作为基本单元 遵循这种结构的程序只有一个输入口和一个输出口 模块化设计将一个复杂问题的程序分为若干个程序模块 每个模块完成一项特定功能 其中有一个主模块和若干个子模块 主模块控制各个子模块来实现整个程序的功能 自顶向下 逐步细化 2020 3 24 67 程序设计的基本方法 面向对象的程序设计 面向对象的程序设计是一种新的程序设计范型 它将一些新的理念和结构化程序设计中好的思想相融合 提供了一种全新的程序设计方法 2020 3 24 68 4 1算法及其表示方法 一 算法的概念算法 解决某一问题所采取的方法和步骤 计算机算法 计算机能够执行的算法 计算机算法的特征 有穷性 操作步骤是有限的 确定性 方法步骤是明确的 有效性 方法是正确的 步骤是完整的 必须有输入和输出 取得必要的信息 给出正确的结果 2020 3 24 69 4 1算法及其表示方法 Fortran是结构化程序设计语言 每个程序单位可由三种基本结构组成 顺序结构 分支选择结构 循环结构实践证明 任何复杂的问题都可以用这三种基本结构来描述 2020 3 24 70 4 1算法及其表示方法 二 算法的表示用N S流程图表示 由几种功能框组合而成 矩形框 用于表示顺序结构 如 若先执行语句A 再执行语句B A B 2020 3 24 71 4 1算法及其表示方法 例 若a 1 5 b 4 5 求a b的平方 画N S图 编程 A 1 5B 4 5C a b 2Print cend 1 5 a 4 5 b a b 2 c 打印c 结束 2020 3 24 72 4 1算法及其表示方法 三角框 用于表示分支选择结构 如 若P为条件 当P成立执行语句A 否则执行语句B 2020 3 24 73 4 1算法及其表示方法 L形框 用于表示循环结构 当型循环 P为条件 A循环体 如 若条件P成立 则执行循环体A 否则跳出循环体 2020 3 24 74 4 1算法及其表示方法 直到型循环 P为条件 A循环体 如 首先执行循环体A 若条件P不成立继续执行循环体A 直到条件P成立为止 2020 3 24 75 4 2关系表达式 关系表达式是构成选择结构判断条件的基本式子 它也是一种最简单的逻辑表达式 一 关系运算符 P80表4 1 gt 大于 ge 大于等于 eq 等于 lt 小于 le 小于等于 ne 不等于 2020 3 24 76 4 2关系表达式 二 关系表达式的一般形式 算术量 关系运算符 算术量 即 关系表达式是由关系运算符将两个算术量连接起来的式子 关系表达式的运算元素是算术量 结果是逻辑量 真 True 或假 False 2020 3 24 77 4 2关系表达式 有了关系表达式 我们就可以将 数学关系式 Fortran关系表达式例 x y 15 4 x y gt 15 4a b a b a b ne a bex 2 17 exp x ge 2 17 2020 3 24 78 4 2关系表达式 注意 算术运算优先于关系运算 如 a b ne a b等同于 a b ne a b 实数运算误差对关系表达式的影响如 1 0 3 0 3 0 EQ 1 0值为 false 1 0 3 0 3 0 0 9999999 对于a eq b abs a b lt 1E 6c ne d abs c d gt 1E 6 2020 3 24 79 4 3逻辑表达式 关系表达式只能表达简单的关系 如 5 x 10就不能用关系表达式表达 此时要用逻辑表达式 2020 3 24 80 4 3逻辑表达式 一 逻辑表达式的一般形式 逻辑量 逻辑运算符 逻辑量 即 逻辑表达式是由逻辑运算符将两个逻辑量连接起来的式子 逻辑表达式的运算元素是逻辑量 结果也是逻辑量 真 True 或假 False 逻辑量包括逻辑常量 逻辑变量和关系表达式 2020 3 24 81 4 3逻辑表达式 二 逻辑常量两个 true 真 false 假 三 逻辑变量 用于存放逻辑常量的变量 逻辑变量可以通过赋值语句来接受逻辑常量的值 但在使用前 要进行类型说明 例 logicala ba true b false 2020 3 24 82 4 3逻辑表达式 四 逻辑运算符 and 逻辑与 or 逻辑或 not 逻辑非 eqv 逻辑等 同或 neqv 逻辑不等 异或 2020 3 24 83 4 3逻辑表达式 五 逻辑运算符的运算规则 P83表4 3 若a b为两个逻辑量 则 a and b 当a b同时为真时 为真 a or b 当a b中任意一个为真或同时为真时 为真 not a 当a为真 其值为假 当a为假 其值真 a eqv b 当a b为同一逻辑常量时 为真 a neqv b 当a b不为同一逻辑常量时 为真 2020 3 24 84 4 3逻辑表达式 六 逻辑表达式的运算次序 P84表4 5 运算次序为 括号 算术运算 关系运算 逻辑运算而逻辑运算 not and or eqv neqv 2020 3 24 85 4 3逻辑表达式 例1 写出下列条件的逻辑表达式 5 k 10k ge 5 and k le 10 f 3g或 f 5tabs f le 3 g or abs f eq 5 t 1 a 8并且1 b 8 a ge 1 and a le 8 and b ge 1 and b le 8 2020 3 24 86 4 3逻辑表达式 例2 若a 2 5 b 7 5 c 5 0 d 6 0 求下列逻辑表达式的值 a lt b and b lt c t f f 2020 3 24 87 4 3逻辑表达式 例2 若a 2 5 b 7 5 c 5 0 d 6 0 求下列逻辑表达式的值 c 2 0 d lt a and not true or c le d 8 5 F T F F T 2020 3 24 88 4 4用块if实现选择结构 有以下三种典型的块if选择结构 if 条件 then 块if语句 块 then块 endif endif语句 2020 3 24 89 4 4用块if实现选择结构 if 条件 then块1 then块 else块2 else块 endif 2020 3 24 90 4 4用块if实现选择结构 例 2X 3 X 2 Y X 5 X 2 编程如下 read xif x le 2 theny 2 x 3elsey x 5endifwrite x x y yend 2020 3 24 91 4 4用块if实现选择结构 if 条件1 then块1elseif 条件2 then块2 elseif块 elseif 条件n then块n else块 n 1 endif 2020 3 24 92 4 4用块if实现选择结构 说明 每个块if中可以完整地包含一个 或多个 块if结构 即构成块if的嵌套结构 如 if 条件1 thenif 条件1 then块1if 条件2 thenelse块2if 条件2 thenendif块2elseendif块1endifendif 2020 3 24 93 4 4用块if实现选择结构 一个块if语句必须和一个endif语句相对应 块if中的 then块 else块 和 elseif块 可为空块 2020 3 24 94 4 4用块if实现选择结构 例1 求一元二次方程ax2 bx c 0的根 当b2 4ac 0时有两个实根 b2 4ac 0时有两个复根 2020 3 24 95 4 4用块if实现选择结构 print inputa b c read a b cf b 2 0 a d b 2 4 0 a cg sqrt d 2 0 a if d ge 0 0 thenprint x1 f i ge sqrt d print x2 f i gx1 b e 2 0 a endifx2 b e 2 0 a endprint x1 x1print x2 x2else 2020 3 24 96 4 4用块if实现选择结构 例2 求下列函数值 0 x 10 2x 20 10 x 0 y 20 0 x 20 30 0 5x 20 x 40 50 x 40 x 50 0 x 50 2020 3 24 97 4 4用块if实现选择结构 输入x truex 10false truex 0false truex 20false truex 40false truex 50false y 50 xy 0 打印y y 0 y 20 y 30 0 5x y 2x 20 2020 3 24 98 4 4用块if实现选择结构 源程序一 read xif x lt 50 0 thenif x lt 10 0 theny 50 0 xy 0 0elseelsey 0 0if x lt 0 0 thenendify 2 0 x 20 0endifelseendifif x lt 20 0 thenendify 20 0endifelseprint y yif x lt 40 0 thenendy 30 0 0 5 xelse 2020 3 24 99 4 4用块if实现选择结构 源程序二 read xprint y yif x lt 10 0 thenendy 0 0elseif x lt 0 0 theny 2 0 x 20 0elseif x lt 20 0 theny 20 0elseif x lt 40 0 theny 30 0 0 5 xelseif x lt 50 0 theny 50 0 xelsey 0 0endif 2020 3 24 100 4 5逻辑if语句 逻辑if语句也是一种选择结构 但与块if不同 主要表现在 只用一行表示一个选择结构 仅当条件成立时执行 并且只执行一条语句 逻辑if语句的一般形式 If 条件 语句例 if n le 100 n n 1 2020 3 24 101 4 5逻辑if语句 例 2X 3 X 2 Y X 5 X 2 编程如下 read xread xif x le 2 thenif x le 2 y 2 x 3y 2 x 3if x gt 2 y x 5elsewrite y yy x 5endendifwrite y yend 2020 3 24 102 课后练习题 P96 第一 三题 第四 五 七题 2020 3 24 103 第五章循环结构的实现 2020 3 24 104 第五章循环结构的实现 所谓循环 是指在程序执行过程中需要重复执行的程序段 在实际问题中 我们经常遇到循环 如 求 n n 无条件循环GOTO循环结构直到型循环条件循环当型循环计数型循环 2020 3 24 105 5 1用goto语句实现循环 goto语句的一般形式 goto其中 s1 语句标号 功能 程序执行到此语句时 无条件的转向标号为s1的语句去执行 例 求1 10的累加和 编写程序段 integerx sumx 0 0sum 0 010 x x 1sum sum xgoto10 2020 3 24 106 5 1用goto语句实现循环 如果我们把以上goto语句作为逻辑if语句中的执行语句 则就可以实现有条件的循环 即 integerx sum求1 10的累加和x 0 0sum 0 010 x x 1sum sum xif x lt 10 goto10print sumend 2020 3 24 107 5 2当型循环的实现 一 用块if和goto语句实现循环一般形式 s1if 条件 then标号块gotos1endif 所谓当型循环 是指执行循环体要依据事先给定的条件 当条件成立时执行循环 否则就不执行循环 2020 3 24 108 5 2当型循环的实现 编程如下 read nm 1i 110if i le n thenm m ii i 1goto10endifprint mend 例 求n 2020 3 24 109 5 2当型循环的实现 二 用dowhile语句实现当型循环一般形式dos1 while 条件 循环体s1 2020 3 24 110 5 2当型循环的实现 例 求n 编程如下 read nm 1i 1do10while i le n m m ii i 110continueprint mend 2020 3 24 111 5 3直到型循环的实现 一 用逻辑if语句实现直到型循环一般形式s1循环体if 条件 gotos1 所谓直到型循环 是指先执行循环体 再判断条件 如果条件为 假 真 继续执行循环 直到条件为 真 假 时终止循环 2020 3 24 112 5 3直到型循环的实现 例1 求n 编程如下 read nm 1i 110continuem m ii i 1if i le n goto10print mend 2020 3 24 113 5 3直到型循环的实现 编程如下 integersigns 1 0d 2 0sign 110sign 1 signt sign ds s td d 1if d le 100 0 goto10print send 例2 求的值 2020 3 24 114 当型与直到型循环的比较 当型循环直到型循环不同 先判断条件先执行循环体再执行循环体再判断条件 循环体至少被执行一次 循环结构关键 条件判断 改变条件的语句 2020 3 24 115 5 4用do语句实现循环 当循环的初值 终值和循环次数都已知时 可用do语句实现循环 用do语句实现的循环称为 do循环 do循环是由一个do语句和循环体组成 2020 3 24 116 5 4用do语句实现循环 一 一般形式dos v e1 e2 e3 循环体s说明 s 循环体终端语句的标号 v 循环控制变量 do变量 可为整型 实型或双精度 2020 3 24 117 5 4用do语句实现循环 一 一般形式dos v e1 e2 e3 循环体s说明 e1 e2 e3是整型 实型或双精度表达式e1 循环变量初值e2 循环变量终值e3 循环变量增量 步长 默认值 1 当v为整型变量 e3 1时 e3可忽略 例 DO10 I 1 10 2DO100 N 1 5 2020 3 24 118 do循环执行过程P103图5 8 2020 3 24 119 r MAX INT e2 e1 e3 e3 0 v v e3 执行过程P103图5 7 并将其转换为循环变量的类型 2020 3 24 120 5 4用do语句实现循环 例如 求1 10的累加和 integerx sumsum 0DO10 x 1 10sum sum xx x 110continueprint sumend integerx sumx 0 0sum 010if x le 10 thenx x 1sum sum xgoto10endifprint sumend 2020 3 24 121 5 4用do语句实现循环 二 执行过程 分四种情形 当e2 e1且e3 0 当e2 e1且e3 0 2020 3 24 122 5 4用do语句实现循环 当e20 当e2 e1且e3 0 2020 3 24 123 5 4用do语句实现循环 编程如下 do10i 1 30read x10if x ge 60 print i xend 循环体 例1 从键盘输入30个学生的单科成绩 并将其中及格以上的学生序号和成绩打印出来 2020 3 24 124 5 4用do语句实现循环 例2 打印正弦sinx的值 间隔0 1o 从0o 360o 编程如下 do100i 0 3600 x i 10 0y sin x 3 14159 180 100print x x y yend 2020 3 24 125 5 4用do语句实现循环 说明 DO循环是当型循环 可用e1 e2 e3的值求出循环次数 计算公式 r max int e2 e1 e3 e3 0 e3 0则运行时出错 被零除 例 do10 i 1 2 6 6 0 2r max int 6 1 0 0 0 因为循环变量I是整型 e1e2且e3 0 则循环次数为0 由于实数在内存中存储的误差 v e1 e2 e3尽可能用整型量 2020 3 24 126 5 4用do语句实现循环 说明 e1 e2 e3的值在do循环体内不会改变 即使给表达式e1 e2 e3中的变量赋值也不影响循环次数例 m 10do10 i 1 m 3m 100 mprint i m10continueendr 10 1 3 3 4 2020 3 24 127 5 4用do语句实现循环 说明 循环终端语句必须是可执行语句 但除goto 块if else elseif endif end stop和return语句外 继续语句 continue语句 循环终端语句必须是可执行语句 那么 这种作为循环终端语句的语句具有双重作用 一是作为循环终端的标志 二是要完成自身的功能 因此影响了程序的可读性 Fortran用一个专门的语句作为do循环的终端语句 即continue语句 它本身不进行任何机器操作 2020 3 24 128 5 4用do语句实现循环 三 有关do循环的规定 在循环体内不允许对循环变量再赋值 但可以引用 例 do10 i 20 1 1i 2 i不合法k 2 i引用i 合法print i k10continue 2020 3 24 129 例2 do100 I 1 10 20print I 100continueif x gt 100 goto20 例1 do10 n 1 100 if n 2 ge 500 goto20 10continue 20print n n 2 5 4用do语句实现循环 三 有关do循环的规定 可从do循环体内转到循环体外 但不允许从循环外转到循环内 内外 错误 2020 3 24 130 5 4用do语句实现循环 三 有关do循环的规定 当退出do循环时 循环变量仍有定义 其值为离开循环时 循环变量的值三种情况 循环正常结束v e1 r e3 循环次数为0v e1 非正常退出循环例 m 100do10 i 1 100 3m 10 mprint i mif m gt 150 goto2010continue20print i mend 2020 3 24 131 5 4用do语句实现循环 例 计算100100100n k k2 1 k的值 k 1k 1k 1编程如下 ctocomputen mands n 0m 0s 0 0do50k 1 100n n km m k ks s 1 0 k50continueprint n m send 2020 3 24 132 5 4用do语句实现循环 四 do循环的嵌套在一个do循环中还可以包含一套或多套完整的do循环 这就是do循环的嵌套 一般形式 以双重循环为例 do10i 1 10 do20j 1 10 20continue 10continue 2020 3 24 133 5 4用do语句实现循环 五 关于do循环嵌套的规定 内外循环不允许交叉 do10i 1 10 do20j 1 10 10continue 20continue 2020 3 24 134 5 4用do语句实现循环 五 关于do循环嵌套的规定 在一个程序单位中 并列的do循环可用同名循环变量 而嵌套的do循环不允用同一变量作为循环变量 例 do10i 1 10 do20i 1 10 20continue 10continue使循环控制产生混乱 2020 3 24 135 5 4用do语句实现循环 例 打印 九九表 编程如下 do10i 1 9do20j 1 9k i jprint i j k20continueprint 10continueend 2020 3 24 136 5 4用do语句实现循环 六 三种循环形式的选择 循环次数可事先确定 优先用do循环 若循环体可能一次也不执行 则优先用当型循环若循环体至少执行一次 则当型 直到型循环都可 2020 3 24 137 课后练习题 P126 第二 三 八题 2020 3 24 138 第六章Fortran的数据结构 2020 3 24 139 6 1程序中的数据结构 程序代数表达式 程序 算法 数据结构对于同一个问题的求解 即一个程序的实现 可以采用不同的数据结构和不同的算法 选择合适的数据结构可以降低算法的复杂度 2020 3 24 140 6 1程序中的数据结构 在计算机高级语言中用数据类型来表示不同的数据结构 数据结构一般有以下三类 基本类型 Fortran支持 构造类型 Fortran支持 指针类型 Fortran90支持 2020 3 24 141 6 1程序中的数据结构 Fortran支持如下几种基本类型 整型 第三章 实型 第三章 双精度型复型字符型逻辑型 第四章 2020 3 24 142 6 1程序中的数据结构 Fortran支持如下几种构造类型 数组 第九章 记录 第十三章 文件 第十三章 2020 3 24 143 6 2双精度数据类型 由于实型数据提供的有效数字的位数有限 微型计算机一般提供7位 一方面满足不了精度的需要 另一方面还会产生误差 双精度类型以两倍于实型的字节 一般为8个字节 来存储数据 提供15 17位有效数字 解决了上述的问题 2020 3 24 144 6 2双精度数据类型 Fortran中双精度常数要用指数表示 如 12 3456789 1 2345656789D 1 0 123456789 1 23456789D 1注意 不可写成1 2345656789E 1Fortran中双精度变量使用前要用类型说明语句或IMPLICIT语句加以说明 如 doubleprecisionA B Cimplicitdoubleprecision a c 2020 3 24 145 程序举例 例6 1 求如下分数序列前20项的和 2020 3 24 146 程序如下 Doubleprecisiona b c ss 0 0D0a 1 0D0b 1 0D0c a bdo10 i 1 20s s c ba bb cc a b10continueprint s send 2020 3 24 147 6 3复型类型数据 Fortran中复型常数要用一个括弧中的两个实数来表示 第一个实数表示复数中的实部 第二个实数表示复数中的虚部 如 1 2 5i 1 0 2 5 5 4i 0 0 5 4 Fortran中复型变量使用前要用类型说明语句或IMPLICIT语句加以说明 如 complexA B Cimplicitcomplex a c 2020 3 24 148 6 3复