Fortran

Материал из theor
Перейти к: навигация, поиск



Содержание

Введение

Fortran — первый язык программирования высокого уровня, имеющий транслятор. Название Fortran является сокращением от FORmula TRANslator (переводчик формул). Фортран широко используется в первую очередь для научных и инженерных вычислений. Одно из преимуществ современного Фортрана — большое количество написанных на нём программ и библиотек подпрограмм. Большинство таких библиотек является фактически достоянием человечества: они доступны в исходных кодах, хорошо документированы, отлажены и весьма эффективны. Поэтому изменять, а тем более переписывать их на других языках программирования накладно, несмотря на то, что регулярно производятся попытки автоматического конвертирования Fortran-кода на современные языки программирования.

Fortran имеет достаточно большой набор встроенных математических функций, поддерживает работу с целыми, вещественными и комплексными числами высокой точности. Выразительные средства языка изначально были весьма бедны, поскольку Fortran был одним из первых языков высокого уровня. В дальнейшем в Fortran были добавлены многие лексические конструкции, характерные для структурного, функционального и даже объектно-ориентированного программирования.

Useful links

Some Fortran sourse codes

University of Cambridge, Department of Physics, Computational Physics: Self-study guide 2, Programming in Fortran 95

Fortran Resources and Fortran 77/90/95 Compilers for Windows and Linux

Professional Programmer's Guide to Fortran77

Выбор компилятора.

Установка Eclipse в В-106,109

  • Зайти в Мой Компьютер, диск С:, папка eclipse, правой кнопкой кликнуть по значку eclipse и отправить его ярлык на рабочий стол.
  • Запустить Eclipse с рабочего стола, на вопрос о домашней папке ввести z:/<username> где <username> это ваша папка на сетевом диске.
  • Нажать Пуск и ввести в поиск PowerShell, отправить ярлык найденного PowerShell на рабочий стол.
  • На рабочем столе кликнуть правой кнопкой по PowerShell и в свойствах прописать рабочую папку z:/<username>
  • Открыть PowerShell и выполнить:
 setx Path "C:\Cygwin\bin;C:\Cygwin\usr\bin;C:\Cygwin\usr\local\bin;C:\Cygwin\lib;C:\Cygwin\usr\lib;C:\Users\t6-32\g95\bin;"
  • Поставить g95-Cygwin с диска Z: Ставить в папку C:\Users\t6-32\g95



Синтаксис. Основные команды.

Стоит отметить, что структура программ изначально была ориентирована на ввод с перфокарт. Сейчас перфокарты не используются, что привело к ряду неудобств. Поэтому стоит помнить об фиксированном формате исходного кода пр работе с более старыми версиями Fortran. В стандарт Fortran, начиная с Fortran 90, в добавление к фиксированному формату исходного текста появился свободный формат, который не регламентирует позиции строки, а также позволяет записывать более одного оператора на строку. Введение свободного формата позволило создавать код, читаемость и ясность которого не уступает коду, созданному при помощи других современных языков программирования, таких как C или Java. Ниже приведены примеры одной и той же программы в фиксированном формате (символами «␣» выделены пробелы в позициях строки с 1 по 6) и свободном:

Фиксированный формат ввода данных.
Свободный формат ввода данных.

Важным является следующее: оператор PROGRAM не является обязательным. Строго говоря, единственный обязательный оператор Fortran-программы — оператор END. Выбор прописных или строчных букв для написания операторов программы произволен. С точки зрения современных стандартов языка Фортран, множество прописных букв и множество строчных букв при написании операторов языка совпадают.

Синтаксис Fortran отличается простотой. В таблице ниже приведены элементы синтаксиса:

Элементы синтаксиса.

Fortran является довольно простым языком. Сейчас можно найти огромное количество литературы, где подробно описаны операторы, циклы и приведены примеры программ. Рекомендуется выбрать себе пособие и ознакомится более детально с синтаксисом и структурой языка самостоятельно.

Задания.

Задание 1. Знакомство с Fortran.

В качестве домашнего задания предлагается самостоятельно на домашний компьютер установить Fortran. Выбор компилятора или среды разработки, с помощью которой вы будете отлаживать программы совершенно произвольный. Для студентов, желающих получить "плюсик", необходимо установить несколько компиляторов и протестить их. После чего сделать сравнение и обосновать свой выбор. Целью является подобрать наиболее простой и удобный способ для студентов работы на Fortran. Научить компилировать программы и запускать на примере программы "Hello world!".

Ознакомиться с синтаксисом. Написать несколько простых программ, показывающих владение синтаксисом. Желательно придумать свою программу, по аналогии с примерами. Например: 1. Задать массив из 10 элементов. Элементам массива должно присваиваться значение в обратном порядке, то есть 1-ому элементу присваивается значение 10, 2-ому - 9 и так далее. Или вводить задавать значения элементам массива с экрана. 2. Написать программу с простым циклом, который будет запрашивать число, и в зависимости от того, какое число будет вводиться пользователем, столько раз будет выводиться на экран определённая строка. 3. Написать программу, которая при вводе с экрана чётного числа, будет выводить строку "Чётное", а при задании нечётного, соответственно - "Нечётное".

Задание 2. Обращение к библиотекам стандартных программ по различным численным методам.

Задание 3. Моделирование обязательных тепловых физических задач.

Задание 4. Вычисление пространственной зависимости потенциала заряда произвольной полуплоскости, используя интеграл Пуассона.

Задание 5. Разделение переменных в уравнении Шредингера для центрального поля.

Задание 6. Уравнение Шредингера в матричном виде.

Задание 7. Уравнение Шредингера в интегральном виде.

Задание 8. Уравнение Шредингера для основного состояния вариационным методом.

Задание 9. Метод наименьших квадратов

Задание 10. Уравнение Шредингера для одномерной бесконечно-глубокой ямы с переменным "дном".

Задания 11. Задача о прохождении частицы через потенциальный барьер.