程序科学

程序科学是一门涉及计算机编程和计算方法的学科，旨在通过严谨的编程实践和科学计算来解决实际问题。在这一领域中，Fortran（FORmula TRANslation）是一种至关重要的编程语言，尤其在科学计算和工程应用方面具有深厚的根基。 Fortran是最早的高级编程语言之一，由IBM于1957年开发，设计初衷是为了简化科学和工程计算中的数值处理。其语法结构简洁，对矩阵和数组操作支持良好，这使得它在物理学、工程学、气象学、航空航天和金融建模等领域广泛应用。 Fortran的知识点包括： 1. **基本语法**：Fortran的语法与现代编程语言略有不同，它使用固定格式，但现代版本如Fortran 90/95/2003/2008已经引入了自由格式，更加符合现代编程习惯。变量声明通常包含类型（如REAL、INTEGER、COMPLEX等）、尺寸（如DIMENSION(10)）和属性（如ALLOCATABLE、POINTER）。 2. **数组处理**：Fortran是数组编程的先驱，支持多维数组，可以进行高效的大规模数据处理。数组操作包括赋值、切片、索引、转置以及各种数学函数应用。 3. **控制流语句**：Fortran有IF-THEN-ELSE条件语句、DO循环、CASE选择结构，以及WHILE和SELECT CASE等更现代的控制结构。 4. **子程序和模块**：Fortran支持子程序（SUBROUTINE）和函数（FUNCTION），可以封装代码，提高复用性。模块（MODULE）则用于组织相关实体，提供封装和命名空间。 5. **并行处理**：随着多核处理器的发展，Fortran在并行计算方面也有所发展。OpenMP库提供了共享内存并行，而Coarrays和MPI（Message Passing Interface）则支持分布式内存并行计算。 6. **输入输出**：Fortran使用INQUIRE和OPEN/CLOSE等语句进行文件操作，以及READ/WRITE语句进行数据读写。格式化I/O允许用户定制输出格式，非格式化I/O则用于二进制数据交换。 7. **数值库**：Fortran拥有丰富的数值计算库，如BLAS（基础线性代数子程序）、LAPACK（线性代数包）和FFTW（快速傅里叶变换）等，为科学计算提供强大的工具。 8. **现代特性**：Fortran 90以后的版本引入了现代编程特性，如面向对象编程、动态内存分配、类型检查和异常处理等。 在“Prog_cientifica-master”这个压缩包中，可能包含了关于程序科学的示例代码、教程或项目，涵盖了上述的Fortran知识点。学习者可以通过分析这些文件，了解如何在实际项目中应用Fortran进行科学计算，同时也可以掌握更多的编程技巧和最佳实践。