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Fortran程序语言基础  吴言以对 8 人赞同了该文章 1. Fortran的基础知识 发展历史 Fortran的发展可以追溯到20世纪50年代，由IBM的John Backus领导的团队开发，目的是为了简化计算机程序的编写，特别是科学计算和工程计算。从最早的Fortran I到现在的Fortran 2008和2018，Fortran语言经历了多次重大更新，每次都增加了新的功能和改进，以支持现代计算需求，例如并行计算和高性能计算。 特点 高性能：Fortran在数组操作和数值计算方面非常高效，特别适合需要大量数学计算的应用。 易于并行化：Fortran天然支持并行计算，这使得它在现代多核和多处理器计算环境中依然保持竞争力。 强大的数值精度：Fortran提供高精度的数值计算能力，非常适合科学研究中的精确计算需求。 编译器 Fortran编译器是将Fortran代码转换为机器代码的软件工具，这些机器代码可以直接在计算机硬件上执行。常见的Fortran编译器包括GNU Fortran (gfortran)、Intel Fortran Compiler和PGI Fortran。每种编 ### Fortran语言教程知识点详解 #### 一、Fortran的基础知识与历史背景 - **发展历史**: Fortran语言的历史可以追溯到20世纪50年代初。当时，由IBM公司的John Backus领导的一个团队开始了这一项目的开发工作。该语言的设计初衷是为了简化科学计算和工程计算领域的程序编写工作。自最初的Fortran I版本以来，历经多次更新迭代，最新版本已经发展到了Fortran 2008和2018。每次更新都旨在增加新特性并进行改进，以适应不断发展的计算需求，例如并行计算和高性能计算。 - **主要特点**: - **高性能**: Fortran在处理数组操作和数值计算时表现出极高的效率，非常适合那些需要大规模数学计算的应用场景。 - **易于并行化**: 由于其内在支持并行计算的特点，Fortran在多核和多处理器计算环境下仍然具有很强的竞争力。 - **强大的数值精度**: Fortran提供了高精度的数值计算能力，能够满足科学研究领域对精确计算的需求。 - **编译器**: Fortran编译器是一种软件工具，用于将Fortran源代码转换为可在计算机硬件上直接运行的机器码。市面上常见的Fortran编译器包括GNU Fortran (gfortran)、Intel Fortran Compiler和PGI Fortran等。不同的编译器可能具备不同的性能优化能力和语言扩展功能。 #### 二、Fortran程序的书写与编译 - **书写格式**: - **固定格式**: 最初的Fortran版本采用固定格式，其中每行代码的特定字符位置具有特定含义。例如，代码从第7列开始，第1-5列为标签或行号，第6列为续行符。虽然这种格式有助于早期的编程实践，但随着技术的发展，它逐渐被更灵活的自由格式所取代。 - **自由格式**: 自Fortran 90开始引入，去除了列位置的限制，使代码可以从任意位置开始，提高了代码的可读性和灵活性。 - **程序编译**: - **单个程序**: 对于小型程序而言，通常只需一个简单的编译命令即可完成编译，例如`gfortran myprogram.f90 -o myprogram`。 - **多个程序**: 对于包含多个模块和源文件的大型项目，则可能需要借助构建系统（如Makefile）来管理不同模块间的依赖关系及编译顺序。 #### 三、数据类型与变量定义 - **变量名规则**: - 变量名可以由字母、数字和下划线组成，但必须以字母开头。 - 变量名长度通常不超过31个字符（具体长度取决于编译器）。 - Fortran语言本身不区分大小写，但为了提高代码的可读性，推荐使用小写字母来命名变量。 - **变量类型**: - **整型(Integer)**: 用于存储整数。 - **实型(Real)**: 用于存储浮点数。 - **复数型(Complex)**: 用于存储复数，包括实部和虚部。 - **逻辑型(Logical)**: 用于存储逻辑值，即TRUE或FALSE。 - **字符型(Character)**: 用于存储文本数据。 - **声明类型的方法**: - **类型声明语句**: 使用关键词（如integer, real等）直接在程序中声明变量类型。 - **隐式类型规则**: 如果没有显式声明类型，Fortran将根据变量名的第一个字母使用默认规则来确定其类型。 - **IMPLICIT NONE**: 关闭隐式类型声明，要求所有变量类型都需显式声明。 - **常量类型与声明**: - **数字常量**: 如42, 3.14159。 - **逻辑常量**: .TRUE., .FALSE.。 - **字符常量**: 在单引号或双引号中，如'Hello', "World"。 - **常量声明**: 使用parameter属性声明，一旦赋值则不可更改。 #### 四、算术表达式与内部函数 - **算术表达式**: Fortran支持基本的算术运算，如加(+), 减(-), 乘(*), 除(/), 以及乘方(**)运算。 - **内部函数**: 提供了一系列内置函数用于数学计算、字符操作等。 #### 五、数组声明与操作 - **数组声明**: 声明数组时需要指定数组的类型及其维度。例如: ```fortran integer, dimension(5) :: vec real, dimension(10, 10) :: mat complex, dimension(3, 3, 3) :: tensor ``` 在这里，`vec`是一个含有5个整数元素的一维数组，而`mat`是一个10x10的二维数组。 以上是对标题“Fortran语言教程&案例&相关项目资源”以及描述中提到的知识点的详细解释。通过这些知识点的学习，读者可以更好地理解Fortran语言的基础知识、历史发展、编程技巧以及如何有效地使用该语言进行科学计算和工程计算。