Menu Zamknij

What is Fortran?

Oyetoke Tobi Emmanuel
Oyetoke Tobi Emmanuel

Follow

Dec 14, 2019 · 6 min read

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. Innymi słowy, musisz wykonać specjalny krok zwany kompilacją napisanego przez siebie kodu, zanim będziesz mógł go uruchomić na komputerze. To właśnie tutaj Fortran różni się od języków interpretowanych, takich jak Python i R, które działają poprzez interpreter, który wykonuje instrukcje bezpośrednio, ale kosztem szybkości obliczeniowej.

Fortran jest dominującym językiem programowania używanym w zastosowaniach inżynierskich. Dlatego ważne jest, aby absolwenci studiów inżynierskich potrafili czytać i modyfikować kod Fortranu. Od czasu do czasu tak zwani eksperci przewidują, że Fortran będzie szybko tracił na popularności i wkrótce wymrze. Prognozy te zawsze się nie sprawdzały. Fortran jest najtrwalszym językiem programowania komputerowego w historii. Jednym z głównych powodów, dla których Fortran przetrwał i przetrwa, jest inercja oprogramowania.
Przez lata w wielu maszynach naukowych i inżynieryjnych napisano ogromną kolekcję kodu za pomocą Fortranu, dzięki czemu język ten przetrwał.
Kilka powodów, dla których powinieneś nauczyć się Fortranu:

1. Wbudowane wsparcie dla argumentów w podprogramach
2. Bogaty zestaw funkcji wewnętrznych
3. Wbudowane wsparcie dla liczb zespolonych
4. Wsparcie dla notacji tablicowej pozwalające na operacje na fragmentach tablic
5. Silne reguły aliasingu dla wskaźników pamięci, dające w efekcie bardziej wydajny kod po kompilacji
6. Niektóre starsze kody są napisane w Fortranie i nadal działają.

Podstawy Fortranu

FORTRAN został zaprojektowany dla naukowców, inżynierów i programistów. Istnieje zestaw reguł rządzących kodem Fortranu i tym, czy kod jest poprawny i może być kompilowany. Fortran używa popularnego pojęcia struktury kodu zwanego składnią – kombinacji znaków i zarezerwowanych słów kluczowych do tworzenia programu Fortranu i wydawania instrukcji komputerowi.

Poniżej znajdują się podstawy programowania w Fortranie:

Struktura programu

Jest to struktura programu Fortranu i ma zarezerwowane słowa kluczowe do robienia właśnie tego. Fortran używa słowa kluczowego PROGRAM, po którym opcjonalnie podajemy nazwę programu, aby rozpocząć program i zakończyć go słowem kluczowym END PROGRAM. Przykład:

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

Wewnątrz instrukcji PROGRAM można definiować funkcje, deklarować zmienne, które będą używane w tych funkcjach, tak jak w innych językach programowania.

Definicja zmiennych

Są to wartości lub dane używane w twoim programie. Zmienna może odnosić się do pojedynczej wartości, takiej jak 1 lub wskazywać na większą strukturę danych, taką jak lista. Mogą być również używane do przechowywania danych takich jak teksty, słowa, dziesiętne i wiele innych.

Każda zmienna zazwyczaj odnosi się do typu danych. Typ danych opisuje rodzaj danych, które zmienna ma przechowywać. Może to być albo liczba, która jest liczbą całkowitą, albo słowo, które jest ciągiem znaków. Moglibyśmy powiedzieć x=3, oznacza to, że x przechowuje dane typu integer, jednak nie sprecyzowaliśmy jakiego typu dane przechowuje. Większość języków programowania wymaga określenia, jakiego typu dane ma przechowywać dana zmienna.

W Fortranie zmienne deklaruje się jak poniżej:

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

Powyższy kod w Fortranie oznacza, że tworzymy dwie zmienne INTEGER. Słowo kluczowe INTEGER służy do określenia jakie dane tworzymy i jest to zmienna z liczbami. Są też inne jak REALLOGICAL , itd.

Read and Write Message

Jest to najprostszy sposób, aby zobaczyć wyniki obliczeń lub wydrukować wiadomość na konsoli, a także zbiera dane wejściowe od użytkowników, które mogą być użyte np. w obliczeniach. To w zasadzie zapewnia sposób na wydrukowanie wiadomości na konsoli i sposób dla użytkowników na wpisanie wartości za pomocą klawiatury bezpośrednio z programu.

Read: Funkcja READ nakazuje programowi FORTRAN rejestrować wartości wprowadzane przez użytkownika za pomocą klawiatury i przechowywać je w zmiennych, które definiujemy w swoim programie. Możemy zobaczyć działający przykład :

READ(*,*) a, b, c

W funkcjach Fortranu wszelkie dane wejściowe potrzebne do działania funkcji są umieszczane wewnątrz listy w dwóch nawiasach okrągłych (nawiasach), tak jak w czytaniu (input1, input2, itd…). Kiedy program jest uruchomiony i dojdzie do instrukcji READ, poprosi Cię o podanie zmiennej i naciśnięcie enter.

Write: Funkcja WRITE jest podobna do funkcji READ. Po prostu wypisuje podane wartości na ekran konsoli. Na przykład:

WRITE(*,*) a, b, c

W ten sposób wydrukowane zostałyby wartości przypisane do zmiennych podanych w kodzie.

Operacje matematyczne

Fortran jest przeznaczony przede wszystkim do obliczeń numerycznych i posiada wiele wbudowanych funkcji do operacji matematycznych. W Fortranie używamy podstawowych funkcji: +, -, *, / dla dodawania, odejmowania, mnożenia i dzielenia.

Podejmowanie decyzji

Jest to logiczny przepływ programu. To tutaj na przykład wykonuje się większość obliczeń i decyduje o końcowych wynikach. Jest to trochę jak logiczne decyzje, które podejmujemy w naszym codziennym życiu. Na przykład, możemy powiedzieć IF pada deszcz THEN nie wychodź na zewnątrz, ELSE jest parasol możesz iść do. Poniżej znajduje się przykład:

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

Komponenty procesu podejmowania decyzji:

  1. Stwierdzenia IF i THEN: Te dwa słowa kluczowe są używane do podejmowania logicznych decyzji w ramach programu. Konstrukcja IF THEN jest używana do robienia czegoś w oparciu o warunek, który został spełniony.
  2. Konstrukcja ELSE: Instrukcja ELSE jest zazwyczaj opcjonalna, chociaż jest przydatna, jeśli masz coś, co chcesz zrobić, jeśli warunek jest fałszywy. Najczęściej instrukcja ELSE jest tutaj używana do wypisania komunikatu o błędzie, jeśli warunki nie zostaną spełnione.
  3. Koniec instrukcji IF: Wskazuje na koniec bloku decyzyjnego. Musisz pamiętać, aby zawsze kończyć go instrukcją END IF.

Kompilacja

Większość języków programowania zazwyczaj musi zostać skompilowana lub przejść przez pewien proces, zanim będzie mogła zostać uruchomiona lub wykonana. Programy Fortran muszą być skompilowane do tego, co komputer rozumie za pomocą gfortran kompilatora. Kompiluje on kod Fortranu do postaci zrozumiałej dla komputera. Zapisz swój kod w pliku tekstowym z rozszerzeniem .f90 i uruchom go przeciwko kompilatorowi, aby wygenerować kod maszynowy.

Możesz uruchomić poniższe polecenie w swoim katalogu terminala:

gfortran example.f90 -o example

To mówi gfortran aby wziąć plik example.f90 i wygenerować program o nazwie example dla nas do uruchomienia. Flaga -o pozwala nam wskazać nazwę wyjściową dla naszego wygenerowanego programu. To wygeneruje plik example w twoim katalogu, który może być uruchomiony z wiersza poleceń.

Wady Fortranu

Fortran ma wiele zalet, niektóre z nich to:

  1. W kręgach naukowych, Fortran jest bardzo potężny. Posiada bogaty ekosystem narzędzi dla tej dziedziny.
  2. Fortran produkuje najszybszy na świecie natywny kod. Dlatego właśnie obliczenia naukowe są w nim doskonałe.
  3. Fortran jest niezwykle zoptymalizowany pod kątem wektoryzacji, dzięki czemu świetnie nadaje się do modelowania superkomputerów.
  4. Nowoczesny Fortran jest zadziwiająco prosty do czytania i zrozumienia. Porównaj z C++.
  5. Fortran nie używa okropnej składni reguły off-side, którą można znaleźć w Pythonie.

Główne cechy Fortranu

  1. FORTRAN II zatwierdził język programowania proceduralnego, który umożliwia algorytmiczne pisanie kodu.
  2. Deklaracja COMMON jest używana do dostępu do zmiennych globalnych, które mają być używane w programach dla podprogramów.
  3. FORTRAN II umożliwia podprogramom wykonywanie zadań i pisanie wartości zwracanych.
  4. Każdy typ inherentny lub pochodny może być POINTER.
  5. Dozwolone są teraz małe litery w tekście źródłowym. Średnik może być użyty w pojedynczej linii źródłowej w celu odróżnienia różnych instrukcji.

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *