Fortran 学习笔记001

1.输入输出及声明

1.1 Fortran程序的主要结构

程序通常以program描述来开头，后接定义的程序名（可以省略，但建议使用并取有意义的名称，便于阅读），最后以end描述结尾，可以有三种方式：end、end program与end program main。

程序基本结构：

Program main

…….

Stop

End

1.2 输出命令（write、print）

1.write命令用法

格式：write(UNIT=6,FMT=*)a

UNIT：输出位置（*表示默认值，等同于6，代表屏幕）

FMT：输出格式（*表示不限定格式）

write(*,*)a !简写方法

注意：

（1）每次执行一次write命令，会自动换到下一行。

（2）用双引号或单引号来封装要输出的字符串。

（3）如果要输出双引号，则连续使用两个双引号。

（4）可以同时输出多个数据，中间用逗号隔开。

2.print命令用法

格式：print*，a

Print命令的用法和write大致相同，但是print后面不使用括号，而且只有一个星号。这个星号的意义是不限定输出格式，print相比于write的不同之处在于少了赋值输出位置的能力，print只能针对屏幕输出使用。

1.3 输入命令（read）

格式：read(unit=5,fmt=*)a !严谨的写法

Unit：输入设备（*表示默认值，等同于5，代表键盘）

Fmt：输入格式（*表示不赋值输出格式）

同一行程序代码一次读入多个数值

Read(*,*)a,b,c

输入时要注意对应的变量类型，若输入内容出现空格，输入的字符串会被截断，只能得到第一个字符串的内容，解决方法是用引号封装字符串，或者使用格式化输入输出。

1.4基本数据类型

1.整数类型（integer）

格式：integer a （或integer：： a）

可以同时声明多个变量，中间用逗号隔开。声明了一个整数变量，如果赋值有小数时会忽略不计。

整型又分长整型与短整型两种，下面是长整型的声明：

Integer(kind=4) a

Integer*4 b

Integer(4)c

下面是短整型的声明：

Integer(kind=2)a

Integer*2 b

Integer(2)c

2.浮点数（real）

格式：real a

不加上任何形容词时，通常会声明占用4字节的单精度浮点数，下面是单精度浮点数的声明：

Real(kind=4)a

Real*4 b

Real(4)c

下面是双精度浮点数的声明：

Real(kind=8)a

Real*8 b

Real(8)c

3.复数（complex）

格式：complex a

复数是由实部和虚部两部分组成，在fortran中保存复数的方法是用两个浮点数来保存，所以复数也可以分为单精度和双精度。单精度复数声明如下：

Complex(kind=4) a

Complex*4 b

Complex(4)c

双精度复数声明如下：

Complex(kind=8) a

Complex*8 b

Complex(8) c

要设置一个复数数值的方法如下：

a=(x,y) !x为实部，y为虚部，表示a=x+iy

4.字符及字符串（character）

格式：character a

声明时要求使用好几个字符，就是在声明字符串，声明方法如下：

Character(len=10) a

Character(10) b

Character*10 c

Character*(10) d

字符串类型除了直接设置之外，还可以改变字符串的某一部分，字符串可以一次只改变其中的几个字符。字符串也可以连接，连接方法是通过操作符“//”完成。

Fortran中有关字符串运行的函数：

Char(num)：返回ASII字符表中数值num所代表的字符

Ichar(char)：返回字符char的在ASCII字符表中的编号

Len(string)：返回字符串string的声明长度

Len_trim(string)：返回字符串string去除尾端空格后的实际长度

Trim(string)：返回字符串string去除尾端空格后的字符串

5.逻辑变量（logical）

格式：logical a

它只用来保存两种数值：“真”或“假”

a=.true.

b=.false.

1.5 格式化输入输出（format）

格式化输入输出的目的就是吧数据经过“有计划”的版面设计显示出来。某些情况下要读取数据时，要设置恰当的输入格式。

例：write(*,“(1X,I5)”)a

Iw[.m]：以w个字符宽度来输出整数，至少输出m个数字。

例：

（1）write(*,”(I5)”)100

表示以5个字符的长度来输出一个整数，输出结果前面会补2个空格。

（2）write(*,”(I3)”)1000

输出格式设置不足时，会输出*。

（3）write(*,”(I5.3)”)10

以5个字符的长度来输出一个整数，至少输出3个数字，位数不足补0。

Fw.d：以w个字符长来输出实数，小数部分占d个字符。

例：

（1）Write(*,”(F9.3)”)123.45

表示以9个字符长度来输出实数，小数部分占3个位数。

（2）write(*,”(F6.3)”)123.45

总长度减小数部分与小数点长度后，整数部分长度不足会输出*。

（3）write(*,”(F9.1)”)123.45

以9个字符长度来输出实数，小数部分占1个位数。

3.Ew.d：用科学计数法，以w个字符长来输出实数，小数部分占d个字符长，指数部分最少输出e个数字。

例：

（1）write（*，”(E15.7)”）123.45

使用15个字符长度，小数部分占7位。总长度不足15位，前面补空格；小数部分不足7位，后面补0；指数部分包括正负号与两位数字。

（2）write(*,”(E9.2E3)”)12.34

含空格共输出9个字符，其中2位小数，指数部分有三位数字。

4.Aw：以w个字符长来输出字符串

例：

（1）write(*,”(A10)”)“Hello”

使用10个字符长度输出字符串

5.nX：输出位置像右移动n位（输出n个空格）

例：

（1）write(*,”(5X.I3)”)100

先填5个空格，再输出整数。

6.Lw：以w个字符长来输出T或F的真假值

例：

（1）write(*,”(L4)”).true.

使用4个字符长度输出逻辑变量

7.Gw.d：以w个字符长来输出所有类型的数据，d不一定会使用，但不能省略。

8./：换行输出

例：

Write(*,”(I3//I3)”)10,10

结果得到三行输出，每一个“/”会换一行然后在该行继续输出。

输出结果：

	1	0

	1	0

9.Tc:把输出的位置移动到本行的第c个字符

Write(*,”(T3,I3)”)100/write(*，”(10X,T3,I3)”)100

把输出位置移动到第3个字符/输出位置向右移动10个字符后，移动到第3个字符

输出结果：

10.可以重复地以同样的格式输出数据

例：
write(*,”(3(1X,F5.2))”)1.0,2.0,3.0

连续以3个1X，F5.2的格式来输出3个实数

11.可以放进要输出的字符串

例：Write(*,”(’3+4=’,I1)”)3+4、

1.6 implicit命令

变量并不一定要经过程序的声明才能使用，编译器会根据变量名称的第一个字母来自动决定这个变量的类型。第1个字母为I,J,K,L,M,N的变量会被视为整数类型，其他字母大多会被认为是实数。

可以使用IMPLICIT命令来设置“默认类型”

例：

设置以A,B,C开头的变量都视为整型数：

Implicit integer(A,B,C)

设置A到F及I，k开头的变量都视为整型数：

Implicit integer(A-F,I,K)

设置M到P开头的变量都视为实型数：

Implicit real(M-P)

Implicit none

关闭“默认类型”功能，所有变量必须进行声明，否则会出错。

Implicit命令必须放在program命令的下一行。

1.7常量的声明

程序中有些数据是永远固定、不会改变的常数。常数只能在声明时通过parameter来设置数值，而且只能设置一次。

例：

格式：

real，parameter：：pi=3.1415926

或者

real pi

Parameter(pi=3.1415926)

1.8等价声明（equivalence）

把两个以上的变量，声明使用同一内存地址，就是“等价说明”。使用同一内存位置的变量，只要改变其中一个变量，只改变其中一个变量，就会同时改变其他变量的数值。

例：

Integer a，b

Equivalence（a，b）！a，b使用同一内存空间

优点：

节省内存：声明一些暂时使用的变量

精简代码：equivalence(array(1,1,5),a)

声明的位置应该放在程序代码的可执行命令之前，在程序代码开始出现数值计算和输入输出命令时，就不能再声明变量。

DATA也算声明的一部分

Program main

Implicit none

声明变量

可执行命令（赋值、计算、输入输出等）

End

1.9自定义数据类型

自定义数据类型：Fortran能够自由组合一些基本功能数据类型，创造出一个更复杂类型组合的功能“type”。

例：

Type::person ！开始创造一个叫person的数据类型

Character(len=30)::name

Integer::age !记录年龄

Integer::length ！记录身高

Integer::weight ！记录体重

Character(len=80)::address !记录姓名

end type person ！自定义数据类型结束

2.逻辑循环与逻辑运算

2.1 IF语句

流程控制：在程序执行中，视情况来选择是否要执行某一段程序代码。

IF语句：能够在程序执行当中自动选择转向，跳过某些程序模块来执行程序代码。

IF用法：

（1）一个IF模块（或语句）

例：

IF（逻辑判断式）THEN

……（逻辑成立时，才会执行这里面的程序代码；逻辑不成立时，会跳到END IF之后继续执行）

END IF

如果IF模块中只有一行程序代码时，可以把与这行代码写在同一行，并省略THEN 及END IF

IF（逻辑判断式）……..

（2）一个IF-ELSE模块

例：

IF（逻辑判断式）THEN

……（逻辑成立时，执行这一段程序代码）

ELSE

……（逻辑不成立时，则执行这一段程序代码）

END IF

（3）多个IF语句嵌套模块

例：

IF(……)THEN ！第1层IF开始

IF(……)THEN ！第2层IF开始

IF(……)THEN ！第3层IF开始

Else IF(……)THEN

ELSE

END IF ！第3层IF结束

END IF ！第2层IF结束

END IF ！第1层IF结束

（4）多重判断IF-ELSE IF模块

多重判断可以一次列出多个条件及多个程序模块，但是其中最多只有一个条件成立，即最多只有一个程序模块会执行。

例：

IF（条件1）then

……（条件1成立时，执行这个模块程序）

Else if（条件2）then

……（条件2成立时，执行这个模块程序）

Else if（条件3）then

……（条件3成立时，执行这个模块程序）

Else

……（每个条件都不成立时，才执行这个模块程序，此模块可省略）

End if

2.2逻辑运算符

（1）逻辑运算符：两个数字比大小

F90以上	F77	说明
==	.EQ.	判断是否“相等”
/=	.NE.	判断是否“不相等”
>	.GT.	判断是否“大于”
>=	.GE.	判断是否“大于或等于”
<	.LT.	判断是否“小于”
<=	.LE.	判断是否“小于或等于”

（2）集合运算符：由两个或多个小的逻辑表达式组合成

.AND.	交集，如果两边的表达式都成立，整个表达式就成立
.OR.	并集，两边的表达式只要有一个成立，整个表达式就成立
.NOT.	如果后面的表达式不成立，整个表达式就成立
.EQV.	两边表达式的逻辑运算结果不同时，整个表达式就成立
.NEQV.	两边表达式的逻辑运算结果不同时，整个表达式就成立