Fortran程序设计基础课件

第3章流程控制和逻辑运算第3章流程控制和逻辑运算流程控制顺序结构：执行流程成直线，很难实现一些复杂功能的程序。选择结构、循环结构B块PA块成立不成立入口出口IF(条件P)THEN A块ELSE B块ENDIF流程控制顺序结构：执行流程成直线，很难实现一些复杂功能的程序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关系表达式的一般形式

〈算术量〉〈关系运算符〉〈算术量〉

涵义：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。关系表达式关系表达式是构成选择结构判断条件的基本式子。它也是关系运算符

关系Fortran77Fortran90大于.gt.>大于等于.ge.>=等于.eq.==小于.lt.<小于等于.le.<=不等于.ne./=关系运算符 关系Fortran77Fortran90关系表达式关系运算符的两个字母（GT,LE…）的两侧各有一个句点，不要漏写。例如“A.GT.B”是一个关系表达式，如果漏写句点，就变成”AGTB”，系统会把它当成一个变量名来处理。在关系表达式中，同时包含算术运算符和关系运算符，Fortran规定，先进行算术运算，后进行关系运算。例如X+Y.GT.A-B关系表达式关系运算符的两个字母（GT,LE…）的两侧各有一2022/12/106关系表达式关系表达式的例子：

x+y>15.4或

x+y.gt.15.4a+b≠a-b

只能写成

a+b.ne.a-b或(a+b)/=(a-b)ex≥2.17只能写成

exp(x).ge.2.17

或exp(x)>=2.172022/12/106关系表达式关系表达式的例子：关系表达式关系运算用于两个不同类型的运算时，将自动进行数据类型转换，规则同算术运算。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.）。运算符如.LE.中，点与LE字符是一个整体符号，之间不能有空格。在使用.EQ.(==)或.NE.(/=)时，应注意实数类型数据的存储误差。例如：

logicalAreal::x=1.2A=x*x.EQ.1.44print*,A

关系表达式关系运算用于两个不同类型的运算时，将自动进行数据类关系表达式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

所以采用如下的形式：

a.eq.b

→abs(a-b).lt.1E-6c.ne.d

→abs(c-d).gt.1E-6关系表达式实数运算误差对关系表达式的影响字符关系表达式两个字符型数据也可以经比较，与数值型格式一致两个单个字符比较，以其ASCII码比较，ASCII码大者为大如：'A'<'B'两个字符常量（字符串）比较，将两个字符串中的字符自左向右进行比较，如有差别，则ASCII码大者为大，否则两者相等。如：'SHANGHAI'<'SHANGKONG'如果两个字符串长度不等，则系统会自动将短的字符补以空格，使两者等长再比较。如：'the'<'then'→'the︺'<'then'字符关系表达式两个字符型数据也可以经比较，与数值型格式一致ASCII规则数字0小9大数字比字母小大写字母比小写字母小字母A小Z大，a小z大其他专用字符有的比数字小有的比数字大CHAR(I)—得到ASCII码为I的字符

CHAR(97)

→'a'CHAR(65)

→'A'ICHAR(a)

—得到字符串a中第一个字符的ASCII码

ICHAR('apple')→97ASCII规则数字0小9大逻辑运算关系表达式只能表达简单的关系，但如：（1）5≤x≤10

（2）|X|>5（3）M能被3或5同时乘除

以上关系应如何表示呢？他们不能简单地用关系表达式表。

解决的方法是：逻辑表达式。逻辑运算关系表达式只能表达简单的关系，但如：逻辑表达式逻辑表达式的一般形式

〈逻辑量〉〈逻辑运算符〉〈逻辑量〉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。逻辑表达式逻辑表达式的一般形式逻辑运算回顾逻辑常量两个：①.true.（真）②.false.（假）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.逻辑运算回顾逻辑常量逻辑运算逻辑运算符

.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）逻辑运算逻辑运算符逻辑运算逻辑运算符的运算规则若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。)逻辑运算逻辑运算符的运算规则逻辑运算举例例如：（1）5≤x≤10

表示为：x>=5.and.x<=10

（2）|X|>5

表示为：x<-5.or.x>5

或者为：abs(x)

>

5（3）M能被3或5同时乘除表示为：Mod(m,3)==0.or.Mod(m,5)==0逻辑运算举例例如：逻辑运算次序逻辑表达式的运算次序

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.逻辑运算次序逻辑表达式的运算次序逻辑运算举例例1：写出下列条件的逻辑表达式。⑴5≤k≤10

k.ge.5.and.k.le.10⑵│f│≤3g或│f│＝5t

abs(f).le.3*g.or.abs(f).eq.5*t⑶1≤a≤8并且1≤b≤8(a.ge.1.and.a.le.8).and.(b.ge.1.and.b.le.8)逻辑运算举例例1：写出下列条件的逻辑表达式。逻辑运算举例若a=2.5,b=7.5,c=5.0,d=6.0,求下列逻辑表达式的值。⑴(a.lt.b).and.(b.lt.c)

①t②f③f

逻辑运算举例若a=2.5,b=7.5,c=5.0,d=6.0逻辑运算举例若a=2.5,b=7.5,c=5.0,d=6.0,求下列逻辑表达式的值。⑵c/2.0+d.lt.a.and..not..true..or.c.le.d

①8.5④F③T

②F

.

⑤F.

⑥T逻辑运算举例若a=2.5,b=7.5,c=5.0,d=6.0块if选择结构有以下三种典型的块if选择结构：⑴单分支结构：

if(条件)then(块if语句)

块(then块)endif(endif语句)PA块if选择结构有以下三种典型的块if选择结构：PA块if选择结构⑵双分支结构

if(条件)then

块1(then块)else

块2(else块)

endif

PAB块if选择结构⑵双分支结构PAB块if选择结构例：2X＋3(X≤2)Y＝

X＋5(X＞2)编程如下：

read(*,*)x if(x.le.2)then

y=2*x+3 else

y=x+5 endif

write(*,*)'x=',x,'y=',y endX≤2TrueFalseY=2X＋3

Y=X+5输出结果结束输入X值块if选择结构例：2X＋3块if选择结构⑶多分支块if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

块if选择结构⑶多分支块if结构块if选择结构说明：⑴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)then

else块2

if(条件2)thenendif

块2

else

endif

块1endif

endif

块if选择结构说明：块if选择结构⑵一个块if语句必须和一个endif语句相对应。⑶块if中的“then块”、“else块”和“elseif块”可为空块。块if选择结构⑵一个块if语句必须和一个endif语句块if选择结构举例求一元二次方程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。）

输入a、b、cb2－4ac→dtrued≥0false计算两实根计算两复根输出x1，x2输出x1，x2结束块if选择结构举例求一元二次方程ax2+bx+c=0的根块if选择结构举例程序

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',g e=sqrt(d)print*,'x2=',f,'-i',g x1=(-b+e)/(2.0*a)endif x2=(-b-e)/(2.0*a)end print*,'x1=',x1 print*,'x2=',x2

else块if选择结构举例程序print*,'input块if选择结构举例求下列函数值。

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)块if选择结构举例求下列函数值。块if选择结构

输入xtruex＜-10falsetruex＜0falsetruex＜20falsetruex＜40falsetrue

x＜50

falsey=50-xy=0打印yy＝0y=20y=30-0.5xy=2x+20块if选择结构输入xtrue块if选择结构举例程序

read*,xprint*,'y=',y

if(x.lt.-10.0)thenend y=0.0

elseif(x.lt.0.0)then y=2.0*x+20.0

elseif(x.lt.20.0)then y=20.0

elseif(x.lt.40.0)then y=30.0-0.5*x

elseif(x.lt.50.0)then y=50.0-x else y=0.0 endif块if选择结构举例程序 read*,x块if选择结构程序举例read*,xif(x.lt.50.0)then

if(x.lt.-10.0)theny=50.0-xy=0.0else

else

y=0.0

if(x.lt.0.0)thenendify=2.0*x+20.0endif

elseendif

if(x.lt.20.0)then

endif y=20.0endif

else

print*,'y=',y

if(x.lt.40.0)then

end y=30.0-0.5*x

else块if选择结构程序举例read*,x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：①只用一行表示一个选择结构；②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逻辑if语句逻辑if语句也是一种选择结构，但与块逻辑if语句例：2X＋3(X≤2)Y＝

X＋5(X＞2)编程如下：

read(*,*)xread(*,*)xif(x.le.2)then if(x.le.2)y=2*x+3

y=2*x+3if(x.gt.2)y=x+5elsewrite(*,*)'y=',y

y=x+5endendifwrite(*,*)'y=',yend逻辑if语句例：2X＋3(多重判断：块CASE选择结构SELECTCASE(变量)CASE(数值1)

语句块1CASE(数值2)

语句块2……CASE(数值n)

语句块nCASEDEFAULT[类似于ELSE]

语句块n+1ENDSELECT块CASE选择结构的一般格式Fortran90引入多重判断：块CASE选择结构SELECTCASE(变量)SELECTCASE语句Casedefault程序模块没有规定一定要出现。Case语句里的冒号前后可以放入两个数值，表示在这两个数字范围内的所有数值。Case语句可以用逗号放入多个变量每个Case所用的数值都必须是固定的常量，不能使用变量只能使用整数，字符和逻辑型变量不能使用浮点数和复数。SELECTCASE语句Casedefault程序模块CASE选择结构问题：已知年月，判断该月所对应的天数。输入年和月月=1,3,5,7,8,10,12DAY=31月=4,6,9,11DAY=30月=2DAY=29DAY=28输出DAYTFFFTT闰年FFT块CASE选择结构问题：输入年和月月=1,3,5,7DAY=Integery,m,dRead*,y,mIf

(m==1.or.m==3.or.m==5.or.m==7.or.m==8.or.m==10.or.m==12)

thend=31Elseif(m==4.or.m==6.or.m==9.or.m==11)thend=30Else

if((mod(y,4)==0.and.mod(y,100)/=0).or.mod(y,400)==0)then

d=29else

d=28endifendif

print*,y,"年",m,"月所对应的天数为：",d,"天"end块if结构求解问题Integery,m,d块if结构求解问题integery,Month,Dayprint*,"请输入y和Month"read*,y,Monthselectcase(Month)case(1,3,5,7,8,10,12) Day=31case(4,6,9,11) Day=30case(2) if((mod(y,4)==0.and.mod(y,100)/=0).or.mod(y,400)==0)then Day=29 elseDay=28 EndifEndselectprint*,y,"年",Month,"月所对应的天数",Day,"天"end块Case选择结构求解问题integery,Month,Day块Case选择结构GOTO语句GOTO语句其他语句Pause语句的功能就是，当程序执行到pause时，会暂停，直到用户按下Enter键后才会继续执行。可以用来调试，输出间断（需要分页），或者数据显示（确定是否运行）Continue功能为继续向下执行语句。Stop功能为结束程序运行。其他语句Pause语句的功能就是，当程序执行到pause时作业题目3.1题目3.2作业题目3.1题目3.2作业题目3.3请采用Fortran90自由格式编写程序，求解实系数方程ax2+bx+c=0的实数解。要求：系数a,b,c为程序执行时键盘输入，a,b,c为任意实数；所有的解均输出到屏幕。题目3.4请采用IF…GOTO…语句编写Fortran90自由格式程序，求1+2+3+…+100=？作业题目3.3请采用Fortran90自由格式编写程序，第3章流程控制和逻辑运算第3章流程控制和逻辑运算流程控制顺序结构：执行流程成直线，很难实现一些复杂功能的程序。选择结构、循环结构B块PA块成立不成立入口出口IF(条件P)THEN A块ELSE B块ENDIF流程控制顺序结构：执行流程成直线，很难实现一些复杂功能的程序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关系表达式的一般形式

〈算术量〉〈关系运算符〉〈算术量〉

涵义：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。关系表达式关系表达式是构成选择结构判断条件的基本式子。它也是关系运算符

关系Fortran77Fortran90大于.gt.>大于等于.ge.>=等于.eq.==小于.lt.<小于等于.le.<=不等于.ne./=关系运算符 关系Fortran77Fortran90关系表达式关系运算符的两个字母（GT,LE…）的两侧各有一个句点，不要漏写。例如“A.GT.B”是一个关系表达式，如果漏写句点，就变成”AGTB”，系统会把它当成一个变量名来处理。在关系表达式中，同时包含算术运算符和关系运算符，Fortran规定，先进行算术运算，后进行关系运算。例如X+Y.GT.A-B关系表达式关系运算符的两个字母（GT,LE…）的两侧各有一2022/12/1049关系表达式关系表达式的例子：

x+y>15.4或

x+y.gt.15.4a+b≠a-b

只能写成

a+b.ne.a-b或(a+b)/=(a-b)ex≥2.17只能写成

exp(x).ge.2.17

或exp(x)>=2.172022/12/106关系表达式关系表达式的例子：关系表达式关系运算用于两个不同类型的运算时，将自动进行数据类型转换，规则同算术运算。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.）。运算符如.LE.中，点与LE字符是一个整体符号，之间不能有空格。在使用.EQ.(==)或.NE.(/=)时，应注意实数类型数据的存储误差。例如：

logicalAreal::x=1.2A=x*x.EQ.1.44print*,A

关系表达式关系运算用于两个不同类型的运算时，将自动进行数据类关系表达式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

所以采用如下的形式：

a.eq.b

→abs(a-b).lt.1E-6c.ne.d

→abs(c-d).gt.1E-6关系表达式实数运算误差对关系表达式的影响字符关系表达式两个字符型数据也可以经比较，与数值型格式一致两个单个字符比较，以其ASCII码比较，ASCII码大者为大如：'A'<'B'两个字符常量（字符串）比较，将两个字符串中的字符自左向右进行比较，如有差别，则ASCII码大者为大，否则两者相等。如：'SHANGHAI'<'SHANGKONG'如果两个字符串长度不等，则系统会自动将短的字符补以空格，使两者等长再比较。如：'the'<'then'→'the︺'<'then'字符关系表达式两个字符型数据也可以经比较，与数值型格式一致ASCII规则数字0小9大数字比字母小大写字母比小写字母小字母A小Z大，a小z大其他专用字符有的比数字小有的比数字大CHAR(I)—得到ASCII码为I的字符

CHAR(97)

→'a'CHAR(65)

→'A'ICHAR(a)

—得到字符串a中第一个字符的ASCII码

ICHAR('apple')→97ASCII规则数字0小9大逻辑运算关系表达式只能表达简单的关系，但如：（1）5≤x≤10

（2）|X|>5（3）M能被3或5同时乘除

以上关系应如何表示呢？他们不能简单地用关系表达式表。

解决的方法是：逻辑表达式。逻辑运算关系表达式只能表达简单的关系，但如：逻辑表达式逻辑表达式的一般形式

〈逻辑量〉〈逻辑运算符〉〈逻辑量〉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。逻辑表达式逻辑表达式的一般形式逻辑运算回顾逻辑常量两个：①.true.（真）②.false.（假）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.逻辑运算回顾逻辑常量逻辑运算逻辑运算符

.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）逻辑运算逻辑运算符逻辑运算逻辑运算符的运算规则若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。)逻辑运算逻辑运算符的运算规则逻辑运算举例例如：（1）5≤x≤10

表示为：x>=5.and.x<=10

（2）|X|>5

表示为：x<-5.or.x>5

或者为：abs(x)

>

5（3）M能被3或5同时乘除表示为：Mod(m,3)==0.or.Mod(m,5)==0逻辑运算举例例如：逻辑运算次序逻辑表达式的运算次序

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.逻辑运算次序逻辑表达式的运算次序逻辑运算举例例1：写出下列条件的逻辑表达式。⑴5≤k≤10

k.ge.5.and.k.le.10⑵│f│≤3g或│f│＝5t

abs(f).le.3*g.or.abs(f).eq.5*t⑶1≤a≤8并且1≤b≤8(a.ge.1.and.a.le.8).and.(b.ge.1.and.b.le.8)逻辑运算举例例1：写出下列条件的逻辑表达式。逻辑运算举例若a=2.5,b=7.5,c=5.0,d=6.0,求下列逻辑表达式的值。⑴(a.lt.b).and.(b.lt.c)

①t②f③f

逻辑运算举例若a=2.5,b=7.5,c=5.0,d=6.0逻辑运算举例若a=2.5,b=7.5,c=5.0,d=6.0,求下列逻辑表达式的值。⑵c/2.0+d.lt.a.and..not..true..or.c.le.d

①8.5④F③T

②F

.

⑤F.

⑥T逻辑运算举例若a=2.5,b=7.5,c=5.0,d=6.0块if选择结构有以下三种典型的块if选择结构：⑴单分支结构：

if(条件)then(块if语句)

块(then块)endif(endif语句)PA块if选择结构有以下三种典型的块if选择结构：PA块if选择结构⑵双分支结构

if(条件)then

块1(then块)else

块2(else块)

endif

PAB块if选择结构⑵双分支结构PAB块if选择结构例：2X＋3(X≤2)Y＝

X＋5(X＞2)编程如下：

read(*,*)x if(x.le.2)then

y=2*x+3 else

y=x+5 endif

write(*,*)'x=',x,'y=',y endX≤2TrueFalseY=2X＋3

Y=X+5输出结果结束输入X值块if选择结构例：2X＋3块if选择结构⑶多分支块if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

块if选择结构⑶多分支块if结构块if选择结构说明：⑴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)then

else块2

if(条件2)thenendif

块2

else

endif

块1endif

endif

块if选择结构说明：块if选择结构⑵一个块if语句必须和一个endif语句相对应。⑶块if中的“then块”、“else块”和“elseif块”可为空块。块if选择结构⑵一个块if语句必须和一个endif语句块if选择结构举例求一元二次方程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。）

输入a、b、cb2－4ac→dtrued≥0false计算两实根计算两复根输出x1，x2输出x1，x2结束块if选择结构举例求一元二次方程ax2+bx+c=0的根块if选择结构举例程序

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',g e=sqrt(d)print*,'x2=',f,'-i',g x1=(-b+e)/(2.0*a)endif x2=(-b-e)/(2.0*a)end print*,'x1=',x1 print*,'x2=',x2

else块if选择结构举例程序print*,'input块if选择结构举例求下列函数值。

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)块if选择结构举例求下列函数值。块if选择结构

输入xtruex＜-10falsetruex＜0falsetruex＜20falsetruex＜40falsetrue

x＜50

falsey=50-xy=0打印yy＝0y=20y=30-0.5xy=2x+20块if选择结构输入xtrue块if选择结构举例程序

read*,xprint*,'y=',y

if(x.lt.-10.0)thenend y=0.0

elseif(x.lt.0.0)then y=2.0*x+20.0

elseif(x.lt.20.0)then y=20.0

elseif(x.lt.40.0)then y=30.0-0.5*x

elseif(x.lt.50.0)then y=50.0-x else y=0.0 endif块if选择结构举例程序 read*,x块if选择结构程序举例read*,xif(x.lt.50.0)then

if(x.lt.-10.0)theny=50.0-xy=0.0else

else

y=0.0

if(x.lt.0.0)thenendify=2.0*x+20.0endif

elseendif

if(x.lt.20.0)then

endif y=20.0endif

else

print*,'y=',y

if(x.lt.40.0)then

end y=30.0-0.5*x

else块if选择结构程序举例read*,x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：①只用一行表示一个选择结构；②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逻辑if语句逻辑if语句也是一种选择结构，但与块逻辑if语句例：2X＋3(X≤2)Y＝

X＋5(X＞2)编程如下：

read(*,*)xread(*,*)xif(x.le.2)then if(x.le.2)y=2*x+3

y=2*x+3if(x.gt.2)y=x+5else