- •Предисловие
- •1. Элементы языка
- •1.1. Свободная форма записи программы
- •1.2. Консоль-проект
- •1.2.1. Создание проекта в CVF
- •1.2.2. Создание проекта в FPS
- •1.2.3. Операции с проектом
- •1.2.4. Файлы с исходным текстом
- •1.3. Операторы
- •1.4. Объекты данных
- •1.5. Имена
- •1.6. Выражения и операции
- •1.7. Присваивание
- •1.8. Простой ввод/вывод
- •1.8.1. Некоторые правила ввода
- •1.8.2. Ввод из текстового файла
- •1.8.3. Вывод на принтер
- •1.9. Рекомендации по изучению Фортрана
- •1.10. Обработка программы
- •2. Элементы программирования
- •2.1. Алгоритм и программа
- •2.2. Базовые структуры алгоритмов
- •2.2.1. Блок операторов и конструкций
- •2.2.2. Ветвление
- •2.2.3. Цикл
- •2.2.3.1. Цикл "с параметром"
- •2.2.3.2. Циклы "пока" и "до"
- •2.2.4. Прерывание цикла. Объединение условий
- •2.3. Программирование "сверху вниз"
- •2.3.1. Использование функций
- •2.3.2. Использование подпрограмм
- •2.3.3. Использование модулей
- •2.4. Этапы проектирования программ
- •2.5. Правила записи исходного кода
- •3. Организация данных
- •3.1. Типы данных
- •3.2. Операторы объявления типов данных
- •3.2.1. Объявление данных целого типа
- •3.2.2. Объявление данных вещественного типа
- •3.2.3. Объявление данных комплексного типа
- •3.2.4. Объявление данных логического типа
- •3.3. Правила умолчания о типах данных
- •3.4. Изменение правил умолчания
- •3.5. Буквальные константы
- •3.5.1. Целые константы
- •3.5.2. Вещественные константы
- •3.5.3. Комплексные константы
- •3.5.4. Логические константы
- •3.5.5. Символьные константы
- •3.6. Задание именованных констант
- •3.7. Задание начальных значений переменных. Оператор DATA
- •3.8. Символьные данные
- •3.8.1. Объявление символьных данных
- •3.8.2. Применение звездочки для задания длины строки
- •3.8.3. Автоматические строки
- •3.8.4. Выделение подстроки
- •3.8.5. Символьные выражения. Операция конкатенации
- •3.8.6. Присваивание символьных данных
- •3.8.7. Символьные переменные как внутренние файлы
- •3.8.8. Встроенные функции обработки символьных данных
- •3.8.9. Выделение слов из строки текста
- •3.9. Производные типы данных
- •3.9.1. Объявление данных производного типа
- •3.9.2. Инициализация и присваивание записей
- •3.9.2.1. Конструктор производного типа
- •3.9.2.2. Присваивание значений компонентам записи
- •3.9.2.3. Задаваемые присваивания записей
- •3.9.3. Выражения производного типа
- •3.9.4. Запись как параметр процедуры
- •3.9.5. Запись как результат функции
- •3.9.6. Пример работы с данными производного типа
- •3.9.7. Структуры и записи
- •3.9.7.1. Объявление и присваивание значений
- •3.9.7.2. Создание объединений
- •3.9.8. Итоговые замечания
- •3.10. Целочисленные указатели
- •3.11. Ссылки и адресаты
- •3.11.1. Объявление ссылок и адресатов
- •3.11.2. Прикрепление ссылки к адресатам
- •3.11.3. Инициализация ссылки. Функция NULL
- •3.11.4. Явное открепление ссылки от адресата
- •3.11.5. Структуры со ссылками на себя
- •3.11.6. Ссылки как параметры процедур
- •3.11.7. Параметры с атрибутом TARGET
- •3.11.8. Ссылки как результат функции
- •4. Массивы
- •4.1. Объявление массива
- •4.2. Массивы нулевого размера
- •4.3. Одновременное объявление объектов разной формы
- •4.4. Элементы массива
- •4.5. Сечение массива
- •4.6. Присваивание массивов
- •4.7. Маскирование присваивания
- •4.7.1. Оператор и конструкция WHERE
- •4.7.2. Оператор и конструкция FORALL
- •4.8. Динамические массивы
- •4.8.1. Атрибуты POINTER и ALLOCATABLE
- •4.8.2. Операторы ALLOCATE и DEALLOCATE
- •4.8.3. Автоматические массивы
- •4.9. Массивы - формальные параметры процедур
- •4.9.1. Массивы заданной формы
- •4.9.2. Массивы, перенимающие форму
- •4.9.3. Массивы, перенимающие размер
- •4.10. Использование массивов
- •4.11. Массив как результат функции
- •4.12. Встроенные функции для массивов
- •4.12.1. Вычисления в массиве
- •4.12.2. Умножение векторов и матриц
- •4.12.3. Справочные функции для массивов
- •4.12.3.1. Статус размещаемого массива
- •4.12.3.2. Граница, форма и размер массива
- •4.12.4. Функции преобразования массивов
- •4.12.4.1. Элементная функция MERGE слияния массивов
- •4.12.4.2. Упаковка и распаковка массивов
- •4.12.4.3. Переформирование массива
- •4.12.4.4. Построение массива из копий исходного массива
- •4.12.4.5. Функции сдвига массива
- •4.12.4.6. Транспонирование матрицы
- •4.13. Ввод/вывод массива под управлением списка
- •4.13.1. Ввод/вывод одномерного массива
- •4.13.2. Ввод/вывод двумерного массива
- •5. Выражения, операции и присваивание
- •5.1. Арифметические выражения
- •5.1.1. Выполнение арифметических операций
- •5.1.2. Целочисленное деление
- •5.1.3. Ранг и типы арифметических операндов
- •5.1.4. Ошибки округления
- •5.2. Выражения отношения и логические выражения
- •5.3. Задаваемые операции
- •5.4. Приоритет выполнения операций
- •5.5. Константные выражения
- •5.6. Описательные выражения
- •5.7. Присваивание
- •6. Встроенные процедуры
- •6.1. Виды встроенных процедур
- •6.2. Обращение с ключевыми словами
- •6.3. Родовые и специфические имена
- •6.4. Возвращаемое функцией значение
- •6.5. Элементные функции преобразования типов данных
- •6.6. Элементные числовые функции
- •6.7. Вычисление максимума и минимума
- •6.8. Математические элементные функции
- •6.8.1. Экспоненциальная, логарифмическая функции и квадратный корень
- •6.8.2. Тригонометрические функции
- •6.9. Функции для массивов
- •6.10. Справочные функции для любых типов
- •6.11. Числовые справочные и преобразовывающие функции
- •6.11.1. Модели данных целого и вещественного типа
- •6.11.2. Числовые справочные функции
- •6.12. Элементные функции получения данных о компонентах представления вещественных чисел
- •6.13. Преобразования для параметра разновидности
- •6.14. Процедуры для работы с битами
- •6.14.1. Справочная функция BIT_SIZE
- •6.14.2. Элементные функции для работы с битами
- •6.14.3. Элементная подпрограмма MVBITS
- •6.14.4. Пример использования битовых функций
- •6.15. Символьные функции
- •6.16. Процедуры для работы с памятью
- •6.17. Проверка состояния "конец файла"
- •6.18. Неэлементные подпрограммы даты и времени
- •6.19. Случайные числа
- •6.20. Встроенная подпрограмма CPU_TIME
- •7. Управляющие операторы и конструкции
- •7.1. Оператор GOTO безусловного перехода
- •7.2. Оператор и конструкции IF
- •7.2.1. Условный логический оператор IF
- •7.2.2. Конструкция IF THEN END IF
- •7.2.3. Конструкция IF THEN ELSE END IF
- •7.2.4. Конструкция IF THEN ELSE IF
- •7.3. Конструкция SELECT CASE
- •7.4. DO-циклы. Операторы EXIT и CYCLE
- •7.5. Возможные замены циклов
- •7.6. Оператор STOP
- •7.7. Оператор PAUSE
- •8. Программные единицы
- •8.1. Общие понятия
- •8.2. Использование программных единиц в проекте
- •8.3. Работа с проектом в среде DS
- •8.4. Главная программа
- •8.5. Внешние процедуры
- •8.6. Внутренние процедуры
- •8.7. Модули
- •8.8. Оператор USE
- •8.9. Атрибуты PUBLIC и PRIVATE
- •8.10. Операторы заголовка процедур
- •8.10.1. Общие характеристики операторов заголовка процедур
- •8.10.2. Результирующая переменная функции
- •8.11. Параметры процедур
- •8.11.1. Соответствие фактических и формальных параметров
- •8.11.2. Вид связи параметра
- •8.11.3. Явные и неявные интерфейсы
- •8.11.4. Ключевые и необязательные параметры
- •8.11.5. Ограничения на фактические параметры
- •8.11.6. Запрещенные побочные эффекты
- •8.12. Перегрузка и родовые интерфейсы
- •8.12.1. Перегрузка процедур
- •8.12.2. Перегрузка операций и присваивания
- •8.12.3. Общий вид оператора INTERFACE
- •8.13. Ассоциирование имен
- •8.14. Область видимости имен
- •8.15. Область видимости меток
- •8.16. Ассоциирование памяти
- •8.16.1. Типы ассоциируемой памяти
- •8.16.2. Оператор COMMON
- •8.16.3. Программная единица BLOCK DATA
- •8.17. Рекурсивные процедуры
- •8.18. Формальные процедуры
- •8.18.1. Атрибут EXTERNAL
- •8.18.2. Атрибут INTRINSIC
- •8.19. Оператор RETURN выхода из процедуры
- •8.20. Оператор ENTRY дополнительного входа в процедуру
- •8.21. Атрибут AUTOMATIC
- •8.22. Атрибут SAVE
- •8.23. Атрибут STATIC
- •8.24. Атрибут VOLATILE
- •8.25. Чистые процедуры
- •8.26. Элементные процедуры
- •8.27. Операторные функции
- •8.28. Строка INCLUDE
- •8.29. Порядок операторов и директив
- •9. Форматный ввод/вывод
- •9.1. Преобразование данных. Оператор FORMAT
- •9.2. Программирование спецификации формата
- •9.3. Выражения в дескрипторах преобразований
- •9.4. Задание формата в операторах ввода/вывода
- •9.5. Списки ввода/вывода
- •9.5.1. Элементы списков ввода/вывода
- •9.5.2. Циклические списки ввода/вывода
- •9.5.3. Пример организации вывода
- •9.6. Согласование списка ввода/вывода и спецификации формата. Коэффициент повторения. Реверсия формата
- •9.7. Дескрипторы данных
- •9.8. Дескрипторы управления
- •9.9. Управляемый списком ввод/вывод
- •9.9.1. Управляемый именованным списком ввод/вывод
- •9.9.1.1. Объявление именованного списка
- •9.9.1.2. NAMELIST-вывод
- •9.9.1.3. NAMELIST-ввод
- •9.9.2. Управляемый неименованным списком ввод/вывод
- •9.9.2.1. Управляемый неименованным списком ввод
- •9.9.2.2. Управляемый неименованным списком вывод
- •10. Файлы Фортрана
- •10.1. Внешние и внутренние файлы
- •10.2. Позиция файла
- •10.3. Устройство ввода/вывода
- •10.4. Внутренние файлы
- •10.5. Внешние файлы
- •10.6. Записи
- •10.6.1. Типы записей
- •10.6.2. Записи фиксированной длины
- •10.6.3. Записи переменной длины
- •10.6.4. Сегментированные записи
- •10.6.5. Потоки
- •10.6.6. CR-потоки
- •10.6.7. LF-потоки
- •10.7. Передача данных с продвижением и без
- •10.8. Позиция файла перед передачей данных
- •10.9. Позиция файла после передачи данных
- •10.10. Двоичные последовательные файлы
- •10.11. Неформатные последовательные файлы
- •10.12. Текстовые последовательные файлы
- •10.13. Файлы, подсоединенные для прямого доступа
- •10.14. Удаление записей из файла с прямым доступом
- •10.15. Выбор типа файла
- •11. Операции над внешними файлами
- •11.1. Оператор BACKSPACE
- •11.2. Оператор REWIND
- •11.3. Оператор ENDFILE
- •11.4. Оператор OPEN
- •11.5. Оператор CLOSE
- •11.6. Оператор READ
- •11.7. Оператор ACCEPT
- •11.8. Оператор FIND
- •11.9. Оператор DELETE
- •11.10. Оператор UNLOCK
- •11.11. Оператор WRITE
- •11.12. Оператор PRINT
- •11.13. Оператор REWRITE
- •11.14. Оператор INQUIRE
- •11.15. Функция EOF
- •11.16. Организация быстрого ввода/вывода
- •12.1. Некоторые сведения об объектах ActiveX
- •12.2. Для чего нужен конструктор модулей
- •12.3. Интерфейсы процедур управления Автоматизацией
- •12.4. Идентификация объекта
- •12.5. Примеры работы с данными Автоматизации
- •12.5.1. OLE-массивы
- •12.5.2. BSTR-строки
- •12.5.3. Варианты
- •12.6. Другие источники информации
- •12.7. Как воспользоваться объектом ActiveX
- •12.8. Применение конструктора модулей
- •12.9. Пример вызова процедур, сгенерированных конструктором модулей
- •Приложение 1. Вывод русского текста в DOS-окно
- •Приложение 2. Нерекомендуемые, устаревшие и исключенные свойства Фортрана
- •П.-2.1. Нерекомендуемые свойства Фортрана
- •П.-2.1.1. Фиксированная форма записи исходного кода
- •П.-2.1.2. Оператор EQUIVALENCE
- •П.-2.1.3. Оператор ENTRY
- •П.-2.1.4. Вычисляемый GOTO
- •П.-2.1.5. Положение оператора DATA
- •П.-2.2. Устаревшие свойства Фортрана, определенные стандартом 1990 г.
- •П.-2.2.1. Арифметический IF
- •П.-2.2.2. Оператор ASSIGN присваивания меток
- •П.-2.2.3. Назначаемый GOTO
- •П.-2.2.4. Варианты DO-цикла
- •П.-2.2.5. Переход на END IF
- •П.-2.2.6. Альтернативный возврат
- •П.-2.2.7. Дескриптор формата H
- •П.-2.3. Устаревшие свойства Фортрана, определенные стандартом 1995 г.
- •П.-2.4. Исключенные свойства Фортрана
- •Приложение 3. Дополнительные процедуры
- •П.-3.1. Запуск программ
- •П.-3.2. Управление программой
- •П.-3.3. Работа с системой, дисками и директориями
- •П.-3.4. Управление файлами
- •П.-3.5. Генерация случайных чисел
- •П.-3.6. Управление датой и временем
- •П.-3.7. Ввод с клавиатуры и генерация звука
- •П.-3.8. Обработка ошибок
- •П.-3.9. Аргументы в командной строке
- •П.-3.10. Сортировка и поиск в массиве
- •П.-3.11. Управление операциями с плавающей точкой
- •Литература
- •Предметный указатель
- •Оглавление
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
lb = lbound(array) |
|
|
|
print *, lb |
! |
2 |
8 |
print *, lbound(array, dim = 2) |
! |
8 |
|
print *, lbound(array(2:6:2, 10:12)) |
! |
1 |
1 |
lb = ubound(array) |
|
|
|
print *, lb |
! |
8 |
14 |
print *, ubound(array, dim = 2) |
! |
14 |
|
print *, ubound(array(:6:2, 10:12)) |
! |
3 |
3 |
end |
|
|
|
SHAPE(source) - возвращает одномерный массив стандартного целого типа, содержащий форму массива или скаляра source. Source может иметь любой тип и не может быть перенимающим размер массивом. Размер массива-результата равен рангу source.
Пример:
integer vec(2), array(3:10, -1:3) |
|
|
|
vec = shape(array) |
|
|
|
write(*, *) vec |
! |
8 |
5 |
SIZE(array [, dim]) - возвращает стандартное целое, равное размеру массива array, или, если присутствует скалярный целый параметр dim, число элементов (экстент) вдоль заданного измерения dim. Если array - перенимающий размер массив, параметр dim должен быть задан.
Пример:
real(8) array (3:10, -1:3) |
|
integer i, j |
|
i = size(array, dim = 2) |
! Возвращает 5 |
j = size(array) |
! Возвращает 40 |
4.12.4. Функции преобразования массивов
4.12.4.1. Элементная функция MERGE слияния массивов
MERGE(tsource, fsource, mask) - создает согласно заданной маске новый массив из элементов двух массивов.
tsource, fsource - массивы одной формы, одного (любого) типа и параметра типа, из которых берутся элементы в массив-результат.
mask - логический массив той же формы, которую имеют массивы tsource и fsource. Массив mask определяет, из какого массива, tsource или fsource, будет взят в массив-результат очередной элемент.
Функция MERGE возвращает массив той же формы и того же типа, что и массивы tsource и fsource. В массив-результат поступает элемент массива tsource, если соответствующий ему элемент в массиве mask равен
.TRUE., в противном случае в результат поступает элемент из массива fsource.
Пример:
148
4. Массивы
integer tsource(2, 3), fsource(2, 3), ar1 (2, 3) logical mask(2, 3)
tsource = reshape((/1, 4, 2, 5, 3, 6/), (/2, 3/)) fsource = reshape((/7, 0, 8, -1, 9, -2/), (/2, 3/))
mask = reshape((/.true., .false., .false., .true., .true., .false./), (/2,3/))
! tsource: |
1 |
2 |
3 |
fsource: |
7 |
8 |
9 |
mask: |
|
.true. |
.false. |
.true. |
! |
4 |
5 |
6 |
|
0 |
-1 |
-2 |
|
|
.false. |
.true. |
.false. |
ar1 = merge(tsource, fsource, mask) |
|
! Результат: |
1 |
8 |
3 |
|||||||
end |
|
|
|
|
|
! |
|
|
0 |
5 |
-2 |
Замечание. Параметр tsource или fsource может быть и скаляром, который по правилам элементности будет расширен в массив надлежащей формы, например:
integer tsource(5) / 1, 2, 3, 4, 5 /, fsource / 7 / |
|
|
|
|
|
|
logical mask(5) / .true., .false., .false., .true., .true. / |
|
|
|
|
||
print *, merge(tsource, fsource, mask) |
! |
1 |
7 |
7 |
4 |
5 |
end |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.12.4.2. Упаковка и распаковка массивов
PACK(array, mask [, vector]) - упаковывает массив в одномерный массив (вектор) под управлением массива mask.
array - массив любого типа, который пакуется в вектор. mask - логический массив той же формы, которую имеет и array, или просто логическая величина .TRUE.; mask - задает условия упаковки элементов массива array.
vector - необязательный одномерный массив, имеющий тот же тип и разновидность типа, что и массив array. Число элементов в массиве не должно быть меньше количества элементов со значением .TRUE. в массиве mask.
Функция возвращает одномерный массив того же типа и разновидности типа, что и массив array, и того же размера, что и массив vector, если последний задан. Значение первого элемента в массиве-результате - элемент массива array, который соответствует элементу со значением .TRUE. в mask; второй элемент в массиве-результате - элемент массива array, который соответствует второму элементу со значением .TRUE. в mask, и т. д. Элементы просматриваются в порядке их размещения в памяти ЭВМ (быстрее всего изменяется самый левый индекс). Если vector опущен, то размер результирующего массива равен числу элементов со значением
.TRUE. в mask. Если же параметр mask задан единственным значением
.TRUE., то размер результата равен размеру массива array. Если vector задан и имеет размер, больший числа элементов со значением .TRUE. в mask, то дополнительные элементы массива vector копируются без изменений в результат.
149
О. В. Бартеньев. Современный ФОРТРАН
Пример:
integer array(2, 3), vec1(2), vec2(5) |
|
|
|
|
|
|
|||
logical mask (2, 3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
array = reshape((/ 7, 0, 0, -5, 0, 0 /), (/ 2, 3 /)) |
|
|
|
|
|||||
mask = array /= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! Массив array: |
7 |
0 |
0 |
Массив mask: |
|
. true. |
. false. . false. |
||
! |
0 |
-5 |
0 |
|
|
|
|
.false. |
.true. . false. |
vec1 = pack(array, mask) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
vec2 = pack(array, mask = array > 0, vector = (/ 1, 2, 3, 4, 5 /)) |
|
||||||||
print *, vec1 |
|
|
! |
7 |
-5 |
|
|
|
|
print *, vec2 |
|
|
! |
7 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
end |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UNPACK(vector, mask, field) - возвращает массив того же типа и разновидности типа, как и у одномерного массива vector, и той же формы, что у логического массива mask. Число элементов vector по меньшей мере равно числу истинных элементов массива mask. Параметр field должен быть скаляром либо иметь ту же форму, которую имеет и массив mask, а его тип и параметры типа должны быть такими же, как у vector.
Элемент результата, соответствующий i-му истинному элементу массива mask, считая в порядке следования его элементов, равен i-му элементу vector, а все остальные элементы равны соответствующим элементам field, если это массив, или собственно field, если это скаляр.
Пример:
logical mask (2, 3) |
|
|
|
|
|
|
|
integer vector(3) /1, 2, 3/, ar1(2, 3) |
|
|
|
|
|||
mask = reshape((/ .true., .false., .false., .true., .true., .false. /), (/ 2, 3 /)) |
|
||||||
! Массив vector: |
1 |
2 |
3 Массив mask: |
. true. |
|
. false. |
. true. |
! |
|
|
|
.false. |
|
.true. |
. false. |
ar1 = unpack(vector, mask, 8) |
! Результат: |
|
|
|
|
||
print *, ar1(1, :) |
|
|
1 |
8 |
3 |
|
|
print *, ar1(2, :) |
|
|
! |
8 |
2 |
8 |
|
end |
|
|
|
|
|
|
|
4.12.4.3. Переформирование массива
RESHAPE(source, shape [, pad] [, order]) - формирует массив заданной формы shape из элементов массива source. Результирующий массив имеет тот же тип и разновидность типа, что и source.
source - массив любого типа, элементы которого берутся в порядке их следования для формирования нового массива.
shape - одномерный целочисленный массив, задающий форму результата: i-й элемент shape равен размеру i-го измерения формируемого массива. Если pad опущен, общий задаваемый shape размер не должен превышать размера source.
150
4. Массивы
pad - необязательный массив того же типа, что и source. Если в source недостает элементов для формирования результата, элементы pad добавляются в результирующий массив в порядке их следования. При необходимости используются дополнительные копии pad для заполнения результата.
order - необязательный одномерный массив того же размера, что и shape. Переставляет порядок измерений (что изменяет порядок заполнения) массива-результата. Значениями order должна быть одна из перестановок вида (1, 2, ..., n), где n - размер shape; order задает порядок изменения индексов при заполнении результата. Быстрее всего изменяется индекс order(1), медленнее всего - order(n). При этом элементы из source выбираются в нормальном порядке. Далее при нехватке элементов source следуют копии элементов pad. Параметр order позволяет, в частности, переформировывать массивы в принятом в СИ порядке с последующей их передачей в СИ-функцию.
Пример:
integer ar1(2, 5) real f(5,3,8), c(8,3,5)
ar1 = reshape((/ 1, 2, 3, 4, 5, 6 /), (/ 2, 5 /), (/ 0, 0 /), (/ 2, 1 /)) print *, ar1(1, :)
print *, ar1(2, :)
! Результат: 1 2 3 4 5 ! 6 0 1 0 1
! Изменим принятый в Фортране порядок на порядок, принятый в СИ c = reshape(f, (/ 8, 3, 5 /), order = (/ 3, 2, 1 /))
4.12.4.4. Построение массива из копий исходного массива
SPREAD(source, dim, ncopies) - повторяет массив source вдоль заданного измерения в массиве-результате, ранг которого на единицу больше source.
source - массив или скалярная величина любого типа.
dim - целый скаляр, задающий измерение, вдоль которого будет повторен source; 1 ≤ dim ≤ n+1, где n - число измерений в source.
ncopies - число повторений source; равняется размеру экстента добавляемого измерения.
Функция возвращает массив того же типа и разновидности типа, что и у source. Если source скаляр, то элемент результата равен собственно source. Результат содержит MAX(ncopies, 0) копий source.
Пример:
integer ar1(2, 3), ar2(3, 2) |
! Результат: |
|
|
|
|
ar1 = spread((/ 1, 2, 3 |
/), dim=1, ncopies=2) |
1 |
2 |
3 |
|
|
|
! |
1 |
2 |
3 |
ar2 = spread((/ 1, 2, 3 |
/), 2, 2) |
! Результат: |
1 |
1 |
|
151