What is Fortran?

Fortran is an imperative programming language compiled for general purposes that are particularly suitable for numerical computing and scientific computing.

Fortran was first launched in 1954, Fortran is and is still commonly used as the oldest programming language. Scientific fields, in particular, numerical weather prediction, computational fluid dynamics, and computational physics find their applications.

Fortran is quite common in high-performance computing and is used to mark the program bench and rank the fastest supercomputers in the world.

Fortran is a compiled language, or more specifically it is compiled ahead-of-time. Met andere woorden, je moet een speciale stap uitvoeren, de compilatie van je geschreven code, voordat je in staat bent deze op een computer uit te voeren. Hierin verschilt Fortran van geïnterpreteerde talen zoals Python en R, die via een interpreter werken die de instructies direct uitvoert, maar ten koste van de rekensnelheid.

Fortran is de dominante programmeertaal die in ingenieurstoepassingen wordt gebruikt. Daarom is het belangrijk dat afgestudeerden in de ingenieurswetenschappen Fortran-code kunnen lezen en wijzigen. Van tijd tot tijd voorspellen zogenaamde deskundigen dat Fortran snel aan populariteit zal inboeten en spoedig zal uitsterven. Deze voorspellingen zijn altijd mislukt. Fortran is de meest duurzame computerprogrammeertaal uit de geschiedenis. Een van de belangrijkste redenen waarom Fortran heeft overleefd en zal overleven is software inertie.
In de loop der jaren is een enorme verzameling code geschreven met Fortran in vele wetenschappelijke en engineering machines, waardoor de taal kon blijven bestaan.
Enkele van de redenen waarom je Fortran zou moeten leren:

1. Ingebouwde ondersteuning voor argumenten in subroutines
2. Rijke set van intrinsieke functies
3. Ingebouwde ondersteuning voor complexe getallen
4. Ondersteuning voor array notatie die operaties op array secties mogelijk maakt
5. Sterke aliasing regels voor geheugen pointers, resulterend in efficiëntere code na compilatie
6. Sommige legacy code is geschreven in Fortran en is nog steeds in gebruik.

Fortran Basics

FORTRAN is ontworpen voor wetenschappers, ingenieurs, en programmeurs. Er zijn een aantal regels voor Fortran code en of een code geldig is en gecompileerd kan worden. Fortran gebruikt een populaire code structuur term genaamd Syntax – een combinatie van tekens en gereserveerde sleutelwoorden om een Fortran programma te maken en een instructie aan de computer te geven.

Hieronder staan de basisprincipes van Fortran Programmeren:

Program Structure

Dit is de structuur van het Fortran programma en het heeft een gereserveerd sleutelwoord om precies dat te doen. Fortran gebruikt het PROGRAM sleutelwoord, gevolgd, optioneel, door een naam voor het programma om een programma te beginnen en te eindigen met het END PROGRAM sleutelwoord. Voorbeeld:

PROGRAM myprogram
! Do some stuff, other code, statements, functions
END PROGRAM

In de PROGRAM statements kunt u functies definiëren, en variabelen declareren die in deze functies moeten worden gebruikt, net als in andere programmeertalen.

Variabelen Definitie

Dit zijn waarden of gegevens die in uw programma worden gebruikt. Een variabele kan verwijzen naar een enkele waarde zoals 1 of wijzen naar een grotere gegevensstructuur zoals een lijst. Ze kunnen ook worden gebruikt om gegevens op te slaan zoals teksten, woorden, decimalen en nog veel meer.

Elke variabele verwijst gewoonlijk naar een type gegevens. Een gegevenstype beschrijft welk soort gegevens de variabele geacht wordt te bevatten. Het kan gaan om getallen (gehele getallen) of woorden (een tekenreeks). We zouden kunnen zeggen x=3, dit betekent dat x een geheel gegevenstype bevat, maar we hebben niet gespecificeerd wat voor type gegevens het bevat. De meeste programmeertalen vereisen dat u specificeert welk type gegevens een bepaalde variabele moet bevatten.

In Fortran worden variabelen als volgt gedeclareerd:

INTEGER :: n = 3
INTEGER :: m = 6

De bovenstaande code in Fortran betekent dat we twee INTEGER variabelen creëren. Het sleutelwoord INTEGER wordt gebruikt om aan te geven wat voor soort gegevens we creëren en dat is een variabele met getallen. Er zijn andere zoals REALLOGICAL , etc.

Lees en schrijf bericht

Dit is de eenvoudigste manier om de resultaten van een berekening te zien of een bericht op de console af te drukken en verzamelt ook invoer van gebruikers om bijvoorbeeld in een berekening te gebruiken. Dit is in feite een manier om een bericht op de console af te drukken en een manier voor gebruikers om waarden in te typen met het toetsenbord, direct vanuit het programma.

Lezen: De READ-functie vertelt het FORTRAN-programma om de waarden die u met het toetsenbord invoert te registreren en op te slaan in variabelen die u in uw programma definieert. We kunnen een werkend voorbeeld zien :

READ(*,*) a, b, c

In Fortran-functies worden alle inputs die nodig zijn voor de functie in een lijst geplaatst binnen de twee ronde haakjes (parentheses), zoals in lezen (input1, input2, enz…). Wanneer het programma loopt en bij het READ statement komt, zal het je vragen een variabele in te voeren en op enter te drukken.

Write: WRITE functie is vergelijkbaar met de READ functie. Het drukt alleen de gegeven waarden af naar het console scherm. Bijvoorbeeld:

WRITE(*,*) a, b, c

Dit zou de waarden afdrukken die zijn toegewezen aan de variabelen die in de code zijn opgegeven.

Wiskundige bewerkingen

Fortran is in de eerste plaats ontworpen voor numerieke berekeningen, en het heeft veel ingebouwde functies voor wiskundige bewerkingen. In Fortran gebruiken we de basisfuncties: +, -, *, / voor optellen, aftrekken, vermenigvuldigen en delen.

Besluitvorming

Dit is de logische stroom van een programma. Dit is bijvoorbeeld waar de meeste berekeningen worden gemaakt en beslist over het eindresultaat. Het is een beetje zoals de logische beslissingen die we in ons dagelijks leven nemen. We kunnen bijvoorbeeld zeggen IF het regent THEN ga niet naar buiten, ELSE er is een paraplu waar je vrij naar toe kunt gaan. Hieronder staat een voorbeeld:

LOGICAL :: Raining
LOGICAL :: UmbrellaIF (Raining .AND. Umbrella) THEN 
WRITE(*,*) "Its raining and I have an umbrella, I can go out"
ELSE
WRITE(*,*) "Its raining and I have no umberella, I can't g out"
END IF

Componenten van besluitvorming:

1. De IF en THEN statements: Deze twee sleutelwoorden worden gebruikt om logische beslissingen te nemen binnen een programma. De constructie IF THEN wordt gebruikt om iets te doen op basis van een voorwaarde waaraan is voldaan.
2. De ELSE-instructie: Het ELSE statement is meestal optioneel, hoewel het nuttig is als je iets hebt dat je wilt doen als de voorwaarde onwaar is. Meestal wordt de ELSE-instructie hier gebruikt om een foutmelding af te drukken als niet aan de voorwaarden wordt voldaan.
3. Eind IF-instructie: Dit geeft het einde van het besluitvormingsblok aan. Je moet onthouden om het altijd te beëindigen met het END IF statement.

Compilatie

De meeste programmeertalen moeten gewoonlijk worden gecompileerd of een proces doorlopen voordat ze kunnen worden uitgevoerd of uitgevoerd. Fortran programma’s moeten worden gecompileerd tot wat de computer begrijpt met behulp van de gfortran compiler. Deze compileert Fortran code naar wat de computer begrijpt. Sla uw code op in een tekstbestand met .f90 extensie en voer het uit tegen de compiler om de machinecode te genereren.

U kunt het onderstaande commando in uw terminal directory uitvoeren:

gfortran example.f90 -o example

Dit vertelt gfortran om het bestand example.f90 te nemen en een programma te genereren genaamd example voor ons om uit te voeren. De -o vlag laat ons toe een uitvoer naam te geven voor ons gegenereerd programma. Dit genereert een bestand example in uw directory dat vanaf de commandoregel kan worden uitgevoerd.

Voordelen van Fortran

Fortran heeft vele voordelen, waarvan enkele:

1. In wetenschappelijke kringen is Fortran zeer krachtig. Het heeft een rijk ecosysteem aan gereedschappen voor dit domein.
2. Fortran produceert ’s werelds snelste native code. Daarom is scientific computing perfect.
3. Fortran is extreem geoptimaliseerd voor vectorisatie, waardoor het zeer geschikt is voor het modelleren van supercomputers.
4. Het moderne Fortran is verbazingwekkend eenvoudig te lezen en te begrijpen. Vergelijk het met C++.
5. Fortran gebruikt niet de verschrikkelijke syntaxis van de off-side regel die je in Python vindt.

Belangrijkste kenmerken van Fortran

1. FORTRAN II onderschreef de taal van de procedurele programmering die het algoritmisch schrijven van de code mogelijk maakt.
2. De COMMON-declaratie wordt gebruikt om toegang te krijgen tot de globale variabelen die in de programma’s voor subroutines moeten worden gebruikt.
3. FORTRAN II maakt het mogelijk de subroutines de taken te laten uitvoeren en de retourwaarden te schrijven.
4. Elk inherent of afgeleid type kan een POINTER zijn.
5. Kleinere letters in de brontekst zijn nu toegestaan. Een puntkomma kan in een enkele bronregel worden gebruikt om verschillende verklaringen te onderscheiden.