一級(jí)基礎(chǔ)科目（一）輔導(dǎo)---FORTRAN的程序構(gòu)成和基本規(guī)定

　　二、FORTRAN的程序構(gòu)成和基本規(guī)定

　　(一)程序構(gòu)成

　　一個(gè)完整的FORTRAN程序由一個(gè)主程序或一個(gè)主程序和若干個(gè)子程序組成。主程序與每個(gè)子程序都是一個(gè)獨(dú)立的程序單位，稱為一個(gè)程序模塊。關(guān)于程序的構(gòu)成，有如下一些基本規(guī)定。

　　1.程序由若干行組成。

　　2.在FORTRAN中，程序行分為語句行和注釋行。

　　(1)語句行由FORTRAN語句組成，包括執(zhí)行語句和非執(zhí)行語句。執(zhí)行語句使計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生某些操作，如賦值語句、輸入輸出語句等。非執(zhí)行語句為計(jì)算機(jī)在編譯或運(yùn)行時(shí)提供某種信息，本身不產(chǎn)生操作，如說明語句、格式語句等。

　　(2)注釋行又稱為非語句行，在程序中起注釋作用，便于程序的編寫、修改和維護(hù)。

　　3.FORTRAN規(guī)定，每個(gè)語句行只能寫一個(gè)語句;但當(dāng)語句長(zhǎng)度超過規(guī)定的一行范圍、或者為表達(dá)清晰起見需要將一個(gè)語句分行書寫時(shí)，可以采用連續(xù)行。連續(xù)行的第一行稱為始行，以后各行稱為續(xù)行。 ?

　　4.FORTRAN語句可以有標(biāo)號(hào)。標(biāo)號(hào)作為一個(gè)語句被其他語句引用的標(biāo)志。在同一個(gè)程序單位中，不能出現(xiàn)相同的語句標(biāo)號(hào)。

　　5.程序單位的最后一行語句，必須是END語句。如果一個(gè)FORTRAN語句行與注釋行的集合，最末沒有END，可稱其為一個(gè)語句塊或程序段，但不能作為一個(gè)程序單位。

　　(二)書寫規(guī)則

　　1.FORTRAN77的字符集由26個(gè)英文字母、10個(gè)數(shù)字和其他13個(gè)專用字符組成。

　　2. 一個(gè)程序行有80列，每列寫一個(gè)字符。

　　3. 程序行的第1列如寫上C或x，表示該行為注釋行。注釋內(nèi)容可寫在該行中除第1

　　列外的任意位置。

　　4.在語句行中，程序行的第1列至第5列為語句標(biāo)號(hào)區(qū)，標(biāo)號(hào)區(qū)內(nèi)是最多為5位的無符號(hào)整數(shù);程序行的第6列為續(xù)行區(qū)，若某行為續(xù)行，則標(biāo)號(hào)區(qū)必須空白，且第6列為非0的任一FORTRAN77字符(不能為空格);第7列至第72列為語句區(qū)。

　　例如，在邊長(zhǎng)為B的正方形中挖一個(gè)半徑為R的圓，計(jì)算剩余的面積;若B<2R，

　　則給出相關(guān)信息。該問題的FORTRAN程序可編寫如下。

　　C Computation of area.

　　READ*，B，R

　　IF(B.LT.2.*R)THEN

　　WRITE(*，10)

　　10 FORMAT(‘Error message：B less than 2*R’)

　　ELSE

　　WRITE(*，’(”AREA：”，F(xiàn)10.2)’)

　　$ B*B―3.14159*R*R

　　ENDIF

　　END

　　本例中，第1行為注釋行，第5行為帶標(biāo)號(hào)的語句，第7―8行為連續(xù)行，符號(hào)$為續(xù)行標(biāo)志。

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　　(三)常量與變量

　　1.常量指程序中其值固定不變的一些量，包括以下6種類型。

　　(1) 整形常量，也稱整數(shù)。一個(gè)整數(shù)可采用正、負(fù)號(hào)和數(shù)字字符表示，正號(hào)可以省略。

　　(2) 實(shí)型常量，也稱實(shí)數(shù)。可以用小數(shù)形式或指數(shù)形式表示。用指數(shù)形式表示的實(shí)數(shù)。如11.3E5，+11.3E+5，1.E-12，-.23E12等。

　　(3)雙精度實(shí)型常量，或稱雙精度實(shí)數(shù)。雙精度實(shí)數(shù)也是實(shí)數(shù)。但在一般的微型計(jì)算機(jī)中，實(shí)數(shù)的有效位數(shù)為7位，雙精度實(shí)數(shù)的有效位數(shù)可以達(dá)到15～17位。雙精度實(shí)數(shù)的表示方法，除在指數(shù)形式的表達(dá)中用字符D代替E以外，其余和實(shí)數(shù)相同。

　　(4)復(fù)型常量，簡(jiǎn)稱復(fù)數(shù)。在FORTRAN中，用一對(duì)圓括弧括起來的兩個(gè)實(shí)數(shù)表示。如(12.0，-6.E2)表示復(fù)數(shù)12.0-600.0i

　　(5)邏輯型常量。FORTRAN中的邏輯型常量有兩個(gè)值：.TRUE.與.FALSE.

　　(6)字符型常量，也稱為字符串。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用的若干個(gè)字符，用一對(duì)單引號(hào)括起來后就作為字符串。

　　2.變量指在程序運(yùn)行期間可以改變的量。

　　(1)變量的類型與常量相對(duì)應(yīng)，分為整型變量、實(shí)型變量、雙精度實(shí)型變量、復(fù)型變

　　量、邏輯型變量與字符串變量。

　　(2)變量名按一定的規(guī)則命名。在FORTRAN中，變量名采用1至6個(gè)字符(數(shù)字或字母)，其中第一個(gè)字符必須是字母。FORTRAN 77規(guī)定，變量名書寫時(shí)不區(qū)別字母的

　　大寫與小寫，例如ABc與aBC都指同一個(gè)變量。

　　(3)變量類型的說明方法。

　　1)I-N隱含規(guī)則。在程序單位中沒有其他說明時(shí)，以字母I，J，K，L，M，N中的

　　任一個(gè)字母打頭命名的變量都是整型變量。

　　2)用類型說明語句規(guī)定變量類型。例如：

　　INTEGER A，COUNT

　　REAL ICOUNT

　　DOUBLEPRECISION XING

　　COMPLEX DUP

　　LOGICAL JUG

　　CHARACTER FILENM

　　分別表示變量A，COUNT為整型，ICOUNT為實(shí)型，XING為雙精度實(shí)型，DUP為復(fù)制，JUG為邏輯型，F(xiàn)ILENM為字符型變量，其長(zhǎng)度為10個(gè)字符。

　　3)用隱含說明語句IMPLICIT語句，可以將程序單位中以某一字母開頭的所有變量指定為所需類型。例如：

　　IMPLICIT INTEGER(A，C)，REAL(1―K)

　　指定了以A與C字母開頭的所有變量都是整型變量，以字母I至K開頭的所有變量為實(shí)型變量。

　　類型說明語句和隱含說明語句只在本程序單位中有效;他們必須放在程序單位所有可執(zhí)行語句的前面，而IMPLICIT語句又必須在所有的類型說明語句的前面。確定變量類型的三種方法中，類型說明語句的優(yōu)先級(jí)最高，I-N規(guī)則的優(yōu)先級(jí)最低。 

　　(四)數(shù)組

　　1.數(shù)組的定義

　　有些互相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，作為單個(gè)變量處理并不方便。程序設(shè)計(jì)語言通常把這種相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)按一定的順序關(guān)系組成一個(gè)集合，該集合稱為數(shù)組;組成數(shù)組的基本單元稱為數(shù)組元素，每一個(gè)數(shù)組元素對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)據(jù).在FORTRAN中，使用數(shù)組前必須對(duì)數(shù)組進(jìn)行定義，包括對(duì)數(shù)組命名;確定數(shù)組的類型;確定數(shù)組的維數(shù)及大小;指出數(shù)組各維下標(biāo)的下限與上限。

　　數(shù)組的命名規(guī)則與變量的命名規(guī)則相同。

　　確定數(shù)組類型、維數(shù)及其大小的方法有以下兩種。

　　(1)用類型說明語句定義數(shù)組。例如：

　　INTEGER X(-2：30)，XYZ(1:20，0:15)

　　定義了兩個(gè)整型數(shù)組。其中X稱為一維數(shù)組，下標(biāo)的下限與上限分別為-2與30，即這個(gè)一維數(shù)組共有30-(-2)+1=33個(gè)元素，它們分別為：X(-2)，X(-1)，X(0)，X(1)，…，X(30);XYZ稱為二維數(shù)組，第一個(gè)下標(biāo)的下限與上限分別為1與20，第二個(gè)下標(biāo)的下限與上限分別為0與15，即這個(gè)二維數(shù)組共有(20-1+1)×(15-0+1)=20×16=320個(gè)整型元素，它們分別為：

　　XYZ(1,0)，XYZ(1,1)，…,XYZ(1,15)

　　…………

　　XYZ(20,0)，XYZ(20,1)，…,XYZ(20,15)

　　字符型數(shù)組必須用類型說明語句定義。例如：

　　CHARACTER OUT(10)

　　數(shù)組OUT每個(gè)元素的長(zhǎng)度都是8，即每個(gè)元素都可以存放8個(gè)字符。

　　(2)用DIMENSION語句定義數(shù)組。這時(shí)，數(shù)組的類型按隱含規(guī)則確定，或者可以用類型說明語句再次說明其類型。例如：

　　DIMENSION IM(-1：10)，IA(0：100，-2：0)，X(1：5)

　　REAL IA

　　INTEGER X

　　其中，IM為一維整型數(shù)組，IA為2維實(shí)型數(shù)組，X為一維整型數(shù)組。

　　當(dāng)數(shù)組的下標(biāo)下限為1時(shí)，可以省略說明下標(biāo)下限。例如，下列數(shù)組說明

　　DIMENSIONA(100)，B(5，5)等價(jià)于DIMENSIONA(1：100)，B(1：5，1：5)

　　目前在許多微機(jī)上使用的FORTRAN 77子集中，數(shù)組的下標(biāo)下限只允許為1，并且也只允許用省略下限的數(shù)組說明。

　　數(shù)組說明語句必須放在所有可執(zhí)行語句與DATA語句之前。

　　2.數(shù)組在內(nèi)存中的存儲(chǔ)形式

　　在FORTRAN中，數(shù)組的各元素是按順序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存單元中的。特別需要注意的是2維和2維以上的多維數(shù)組中，各元素是以列為主存儲(chǔ)的。

　　例如，有一個(gè)二維數(shù)組I(1：2，1：3)，該數(shù)組可以寫成數(shù)表的形式

　　I (1， 1) I (1， 2) I (1， 3) .

　　I (2， 1) I (2， 2) I (2， 3)

　　各元素的值為I(1，1)=1，I(1，2)=2，I(1，3)=-1，I(2，1)=20，I(2，2)=40，I(2，3)=50，在內(nèi)存中存放的順序是I(1，1)，I(2，1)，I(1，2)，I(2，2)，I(1，3)，I(2，3)，如果按內(nèi)存存放順序?qū)⑦@個(gè)數(shù)組的元素打印出來，數(shù)據(jù)的順序?qū)⑹牵?， 20， 2， 40， -1， 50

　　其他多維數(shù)組中的元素也是按同樣規(guī)則存儲(chǔ)的，即先存儲(chǔ)第1列，再存儲(chǔ)第2列，以此類推，最后存儲(chǔ)數(shù)組中的最后一列。

　　(五)各種運(yùn)算符及其運(yùn)算的優(yōu)先級(jí)

　　1.算術(shù)運(yùn)算符。FORTRAN有五個(gè)算術(shù)運(yùn)算符，它們是：

　　加法運(yùn)算符 +

　　減法運(yùn)算符 -

　　乘法運(yùn)算符 *

　　除法運(yùn)算符 /

　　乘冪運(yùn)算符 * *

　　這五個(gè)算術(shù)運(yùn)算符的運(yùn)算順序是：

　　(1)乘冪運(yùn)算符* *優(yōu)先級(jí)最高;

　　(2)乘法與除法運(yùn)算符*，/優(yōu)先級(jí)次之; ?

　　(3)加法與減法運(yùn)算符+，―優(yōu)先級(jí)最低。 ’

　　對(duì)于同一優(yōu)先級(jí)的兩個(gè)運(yùn)算符，按“先左后右”的原則進(jìn)行計(jì)算。

　　2.關(guān)系運(yùn)算符。FORTRAN有六個(gè)關(guān)系運(yùn)算符，用于比較兩個(gè)表達(dá)式相等或不等。它們是：

　　大于 .GT.

　　大于或等于 .GE.

　　小于 .LT.

　　小于或等于 .LE.

　　等于 .EQ.

　　不等于 .NE.

　　經(jīng)過關(guān)系運(yùn)算符比較后，得到一個(gè)邏輯型的值。例如，整型變量I的值為10，J的值為12，則I.LT.J的結(jié)果為“真”(.TRUE.)，而I.EQ.J的結(jié)果為“假”(.FALSE.)。

　　3.邏輯運(yùn)算符。FORTRAN有五個(gè)邏輯運(yùn)算符，它們是： 。

　　邏輯與 .AND. 兩個(gè)邏輯型量都為“真”時(shí)，其值為“真”，否則為“假”;

　　邏輯或 .OR. 兩個(gè)邏輯型量都為“假”時(shí)，其值為“假”，否則為“真”;

　　邏輯非 .NOT. 一個(gè)邏輯型量為“真”時(shí)，其值為“假”，否則為“真”;

　　邏輯等 .EQV. 兩個(gè)邏輯型量等值時(shí)，其值為“真”，否則為“假”;

　　邏輯不等 .NEQV. 兩個(gè)邏輯型量不等值時(shí)，其值為“真”，否則為“假”。

　　邏輯運(yùn)算符中，除了邏輯非運(yùn)算符.NOT.只有一個(gè)運(yùn)算對(duì)象外，其余四個(gè)邏輯運(yùn)算符均有兩個(gè)運(yùn)算對(duì)象。

　　邏輯運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)如下;

　　(1).NOT.

　　(2).AND.

　　(3). OR.

　　(4). EQV.與.NEQV. 這兩個(gè)運(yùn)算符按照先左后右的原則進(jìn)行運(yùn)算。