Programmieren mit FORTRAN 77

Titel: Programmieren mit FORTRAN 77
Organisation: UNI JENA
Seitenzahl: 89

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Inhalt

Programmieren mit FORTRAN
Copyright c Walter Alt
A This manuscript was prepared with L TE
Ein und Ausgabe mit Files Ubungsaufgaben zu Kapitel
Funktionen zur Textverarbeitung Literatur
Entwicklung von FORTRAN
PROGRAM Progammname Vereinbarungsteil Anweisungsteil END Unterprogramm Unterprogramm n
Ein FORTRANProgramm hat folgenden Aufbau
Einzelphasen der Programmierung
Ubungsaufgaben zu Kapitel
Der Datentyp INTEGER
Der Datentyp REAL
Der Datentyp DOUBLE PRECISION
Der Datentyp DOUBLE PRECISION
Der Datentyp COMPLE
Der Datentyp LOGICAL
INTEGER IJK REAL Y
Der Datentyp CHARACTER
INTEGER IJKL REAL YZ
INTEGER REAL REAL INTEGER IJ YZ KL
Ausdrucke und Wertzuweisungen
Ubungsaufgaben zu Kapitel
Kapitel Arithmetische Ausdr cke u
Aufbau arithmetischer Ausdrucke
ABC ABC ABC ABC AB AB
ist quivalent zu a
PROGRAM P WRITE D WRITE DD END
gibt folgende Werte aus
Tabelle Arithmetische Standardfunktionen
Variable arithmetischer Ausdruck
Eine arithmetische Wertzuweisung hat allgemein die Form
Ein und Ausgabe
Allgemeine Bemerkungen zur Ein Ausgabe
Das listengesteuerte Einlesen von Daten
erzeugt zu den Eingabedaten
Die formatgesteuerte Ausgabe
PROGRAM P INTEGER IJ REAL YZ
Ein und Ausgabe Beispiel Zeichenkonstante als Formatbeschreiber
REAL YZ WRITEF YZ
REAL YZ WRITE YZ FORMATF
Output des Programms
Resultate x E E
Dwd oder rDwd
ausgegebene Zeichenfolge D
ausgegebene Zeichenfolge ABCD ABC ABCD
Ein und Ausgabe Ein und Ausgabe mit Files
WRITE N N WRITE N N END
Die arithmetische IFAnweisung
Die Anweisung CONTINUE
Dann bewirkt die Anweisung
Die Anweisung STOP
PROGRAM P INTEGER NW REAL C
Kapitel Einfache Anweisungen
Die Anweisung STOP
Programmierung von Schleifen
STOP STOP Programmende
Programmierung von Schleifen
Tabellierung von sinx REAL ABS
IF K N STOP END
Die Anweisung GOTO
A B GOTO
oder auch hinter der GOTOAnweisung
GOTO SINY
Nicht erlaubt ist
denn das Sprungziel ist keine ausfhrbare Anweisung u
Ergnzungen zur Ein und Ausgabe a
Ergnzungen zur Ein und Ausgabe a
CHARACTER C C C
Kapitel Der Datentyp CHARACTER
Nach der Zuweisung
hat C den Wert
Die formatgesteuerte Ein Ausgabe
Die listengesteuerte Ein Ausgabe
Dann liefert nach der Zuweisung
CHARACTER T T ABC
PROGRAM P INTEGER NM CHARACTER UNI C
erzeugt die folgenden Ausgaben
Uni s nive Univ uth Universitaet Bayreuth
und gibt dann alle ASCIIZeichen aus
CHARACTER C C C C C
CHARACTER UNI UNI Universitaet Bayreuth UNI NI
hat die Variable UNI den Wert UNIversitaet Bayreuth
hat die Variable C den Wert
falls I falls I IF I
Kapitel Logische Ausdr cke und IFAnweisungen u
Logische Ausdrucke und IFAnweisungen
Beispiel Beispiele fr Vergleiche sind u
Die logische IFAnweisung
Die logische IFAnweisung
IF NUMW LT GOTO IF NUMW GT GOTO
o knnten durch die folgende Anweisung
IF NUMW LT OR NUMW GT GOTO
IF A EQ j GOTO
IF logischer Ausdruck THEN Anweisungsblock ENDIF
PROGRAM P C C C C C
positiven positiven negativen negativen
Zahlen Zahlen Zahlen Zahlen
ANZPOS SUMPOS ANZNEG SUMNEG
ANZPOS SUMPOS ANZNEG SUMNEG ANZNUL
IF GT THEN
kann durch die BlockIFAnweisung
Auswahl von Anweisungen
Auswahl von Anweisungen
Waehrung a Waehrung b
Kapitel Felder und Laufanweisungen
Felder und Laufanweisungen
Durch die Deklaration
PROGRAM P C C C
DO n v a e s Anweisungsfolge Abschlußanweisung
P DO K P PK CONTINUE
Die Anzahl der Wiederholungen ist w MA
Suchen von Namen INTEGER ANZNI CHARACTER SUCHNACHNVORN
DO ABS WRITE FF SIN CONTINUE
des Programms P durch die Schleife
DO KN AKS WRITE FF SIN CONTINUE
ersetzen Geschachtelte Laufanweisungen
Beispiel Berechnung von
REALWert BASS Schleifendurchlaeufe
I JN I JN IN JN
CHARACTER A B CHARACTER C D
Beispiele f r die Verwendung von Feldern u
INTEGER B DIMENSION B
Dann hat die Anweisung
dieselbe Wirkung wie die Anweisung
READ
DO I READ I CONTINUE
INTEGER IJ REAL U V A WRITE UVAIJJI
WRITE UUUUU VVVVVVV AAAA AAAA AAAA
DOimplizite Listen Benutzt man dagegen eine DOSchleife
DO I DO J READ AIJ CONTINUE
Ubungsaufgaben zu Kapitel Beispiel fr n u
Die allgemeine Form eines FORTRANProgramms
Die allgemeine Form eines FORTRANProgramms
DO IN WRITE CONTINUE END
SUBROUTINE BSPNM A INTEGER NM REAL N ANM
SUBROUTINE BSPN A INTEGER N REAL N AN
Felder als Parameter
SUBROUTINE BSP A REAL A
PROGRAM P REAL V M CALL BSPVM END
PROGRAM P REAL V M CALL BSPVM
A A A A A
Felder als Parameter
A A A A A A
SUBROUTINE GLSNA Y INTEGER N REAL ANN NYN END
Der korrekte Aufruf ist dann
Parameter vom Typ CHARACTER
SUBROUTINE DRUCKTE T CHARACTER TE T C WRITE TE T END
CHARACTER T CALL DRUCK CALL DRUCKT
SUBROUTINE GLSNANA Y INTEGER NAN REAL ANAN NYN END
Unterprogramme als Parameter
Unterprogramme als Parameter
Dgl T T
INTEGER LYALYLLYMLDYLDZLDTLYGLYHLWORK LYA LYL LYAN
DOUBLE PRECISION YN END
falls x sonst
F ELSE F ENDIF END
Beispiel Die folgende Funktion vom Typ LOGICAL
realisiert die logische Aquivalenz
Beispiel Die folgende Funktion
SKAL SKAL IYI CONTINUE END
I YZW AB NORMSKAL
Y SINKPID END REAL FUNCTION PI PI END
PROGRAM P C REAL C
gibt nach Ubersetzung mit dem WATFORCompiler die Werte
W AB TRAPEZFF FF
W AB TRAPEZFF FF SINCOS
Schreiben Sie ein Programm das
COMMONBlocke und die DATAAnweisung
Abbildung Speicheraufteilung zu Programm P
PROGRAM P END SUBROUTINE U Y
W ABRS TRAPEZF RS F
Beispiel Mit den Anweisungen
REAL FELD DATA FELD
Das BLOCK DATAUnterprogramm
INTEGER IJKL DATA IJKL
Kapitel COMMONBlcke und die DATAAnweisung o
Die Ein Ausgabe in FORTRAN
Arbeiten mit Files
Arbeiten mit Files
Kapitel Die Ein Ausgabe in FORTRAN
Mit den Eingabedaten
erzeugt das Programm folgenden Output
Formatierte Ein und Ausgabe
Formatierte Ein und Ausgabe
Die Eingabe von Daten des Typs DOUBLE PRECISION
Die Eingabe von Daten des Typs REAL
Die Ein Ausgabe von Daten des Typs CHARACTER
siehe Kapitel Die Ein Ausgabe von Leerstellen
Klammerung von Formaten
Kapitel Anhang Standardfunktionen
generic name INT
Funktionen zur Typumwandlung
generic name AINT ABS
generic name E P
Funktionen zur Textverarbeitung
generic name ICHAR CHAR

Vorschau

Walter Alt, Institut f¨r Angewandte Mathematik, u Friedrich-Schiller-Universit¨t, 07740 Jena a

Programmieren mit FORTRAN 77

Copyright c 1995, Walter Alt

u u Dieses Werk ist urheberrechtlich gesch¨tzt. Die dadurch begr¨ndeten Rechte, besonders die ¨ der Ubersetzung, des Nachdrucks, der Wiedergabe auf photomechanischem oder ¨hnlichem a Wege bleiben, auch bei Verwertung von Teilen des Werkes, dem Autor vorbehalten.

Walter Alt

A This manuscript was prepared with L TE .

Vorwort FORTRAN ist eine Programmiersprache, bei deren Entwicklung die Programmierung numerischer Verfahren im Vordergrund stand. F¨r viele Anu wendungen, beispielsweise zur numerischen L¨sung von nichtlinearen Optio mierungsaufgaben oder von Diﬀerentialgleichungen, stehen gut ausgetestete Unterprogramme in FORTRAN-Programmbibliotheken zur Verf¨gung. u Dies hat zu einer weiten Verbreitung der Sprache im Bereich der Naturund Ingenieurwissenschaften gef¨hrt. u Das vorliegende Skript entstand als Begleittext zu Programmierkursen, die ich an der Universit¨t Bayreuth f¨r Mathematik- und Physik-Studenten a u bis 1994 gehalten habe. Es enth¨lt eine Einf¨hrung in das Programmieren a u mit FORTRAN 77. Jena, Oktober 1995 Walter Alt

Vorwort zur Neuauﬂage In meinen Lehrb¨chern u • Nichtlineare Optimierung — Eine Einf¨hrung in Theorie, Verfahren u und Anwendungen, Vieweg Verlag, 2002, • Numerische Verfahren der nichtglatten, konvexen Optimierung, Teubner Verlag, 2004, werden auch Beispiele mit FORTRAN-Programmen benutzt. Die vorliegende, leicht uberarbeitete Version des Skripts von 1995 stelle ich meinen ¨ Lesern, die mit FORTRAN nicht vertraut sind, zur Verf¨gung, um das u Nachvollziehen der Beispiele und die L¨sung von Optimierungsaufgaben o mit der NAG-Bliothek zu erleichtern. Jena, Januar 2007 Walter Alt

i

ii

3.5

3.4.5 Ein- und Ausgabe mit Files . . . . . . . . . . . . . . ¨ Ubungsaufgaben zu Kapitel 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

35 37 39 39 40 41 42 46 47 50 51 51 52 53 53 54 55 57 60 61 61 63 64 66 68 68 69 71 74 75 77 79 81 81 82 82 88 89

Inhalt

4 Einfache Anweisungen 4.1 Die arithmetische IF-Anweisung . . . 4.2 Die Anweisung CONTINUE . . . . . 4.3 Die Anweisung STOP . . . . . . . . 4.4 Programmierung von Schleifen . . . 4.5 Die Anweisung GOTO . . . . . . . . 4.6 Erg¨nzungen zur Ein- und Ausgabe a ¨ 4.7 Ubungsaufgaben zu Kapitel 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 5 5 6 8 10 11 11 12 12 13 13 13 13 14 16 17 19 21 21 25 25 27 27 28 29 30 5 Der 5.1 5.2 5.3

1 Grundlagen 1.1 Entwicklung von FORTRAN . . . 1.2 Ein Beispiel . . . . . . . . . . . . . 1.3 Die FORTRAN- eichen . . . . . . 1.4 Symbolische Namen . . . . . . . . 1.5 Programmstruktur . . . . . . . . . 1.6 Einzelphasen der Programmierung ¨ 1.7 Ubungsaufgaben zu Kapitel 1 . . .

2 Datentypen 2.1 Die FORTRAN-Datentypen . . . . . . 2.2 Der Datentyp INTEGER . . . . . . . 2.3 Der Datentyp REAL . . . . . . . . . . 2.4 Der Datentyp DOUBLE PRECISION 2.5 Der Datentyp COMPLE . . . . . . . 2.6 Der Datentyp LOGICAL . . . . . . . 2.7 Der Datentyp CHARACTER . . . . . 2.8 Variablen . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 Konstanten . . . . . . . . . . . . . . . 2.10 Ausdr¨cke und Wertzuweisungen . . . u ¨ 2.11 Ubungsaufgaben zu Kapitel 2 . . . . .

Datentyp CHARACTER Textvariablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ausdr¨cke und Wertzuweisungen . . . . . . . . . . . . . . . u Die Ein- und Ausgabe von Daten des Typs CHARACTER . 5.3.1 Die listengesteuerte Ein- Ausgabe . . . . . . . . . . 5.3.2 Die formatgesteuerte Ein– Ausgabe . . . . . . . . . . 5.4 Standardfunktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Substrings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ¨ 5.6 Ubungsaufgaben zu Kapitel 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 Arithmetische Ausdr¨ cke u 3.1 Aufbau arithmetischer Ausdr¨cke . . . . . . . . . . u 3.2 Arithmetische Standardfunktionen . . . . . . . . . 3.3 Arithmetische Wertzuweisungen . . . . . . . . . . . 3.4 Ein- und Ausgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4.1 Allgemeine Bemerkungen zur Ein– Ausgabe 3.4.2 Das listengesteuerte Einlesen von Daten . . 3.4.3 Die listengesteuerte Ausgabe . . . . . . . . 3.4.4 Die formatgesteuerte Ausgabe . . . . . . . . iii

6 Logische Ausdr¨ cke und IF-Anweisungen u 6.1 Vergleichsausdr¨cke . . . . . . . . . . . . u 6.2 Die logische IF-Anweisung . . . . . . . . . 6.3 Programmierung von Schleifen . . . . . . 6.4 Logische Ausdr¨cke . . . . . . . . . . . . . u 6.5 Die Block-IF-Anweisung . . . . . . . . . . 6.5.1 Die IF-ENDIF-Struktur . . . . . . 6.5.2 Die ELSE-Anweisung . . . . . . . 6.5.3 Die ELSEIF-Anweisung . . . . . . 6.5.4 Geschachtelte IF-Anweisungen . . 6.6 Auswahl von Anweisungen . . . . . . . . . 6.7 Programmierung von Schleifen . . . . . . ¨ 6.8 Ubungsaufgaben zu Kapitel 6 . . . . . . . 7 Felder und Laufanweisungen 7.1 Ein Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Die Laufanweisung . . . . . . . . . . . 7.2.1 Einfache DO-Schleifen . . . . . 7.2.2 Geschachtelte Laufanweisungen 7.3 Felder . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv . . . . . . . . . .