FORTAN kód: Velmi starý jazyk pro numerické výpočty

Zveřejnění: Vaše podpora pomáhá udržovat provoz webu! Za některé služby, které na této stránce doporučujeme, dostáváme poplatek za doporučení.


Pokud máte nějaké zkušenosti s programováním, můžete se Fortran naučit za pár hodin. Je to úžasně snadný jazyk, přesto velmi silný.

A abych vám dal tu představu o této moci, zvažte toto: poprvé se objevil v roce 1957 a stále se používá k vyřešení některých nejsložitějších problémů moderní vědy a techniky.

Velmi stručná historie Fortranu

Abychom pochopili historii Fortranu, musíme se vrátit k nejstarším moderním počítačům.

Shromáždění jazyk

Ve čtyřicátých letech byly všechny počítače programovány v jazyce sestavení – dávaly počítači přímé pokyny. Představte si například, že byste chtěli přidat dvě celá čísla do špičkového počítače 1954 IBM 704. Museli byste napsat něco podobného (pdf):

CLA 100
PŘIDAT 101

CLA říká počítači, aby vymazal akumulátorový registr a přidal do něj hodnotu uloženou v paměťovém umístění 100. Poté příkaz ADD řekne počítači, aby přidal hodnotu uloženou v paměťovém umístění 101 k hodnotě uložené v akumulátorovém registru..

To je již komplikované a my jsme ani neuvažovali o tom, jak ukládat hodnoty do paměti 100 a 101!

Zadejte FORTRAN

Je zřejmé, že tento druh kódování je pracný a neuvěřitelně náchylný k chybám. Na konci roku 1953 – krátce před propuštěním IBM 704 – počítačový vědec John W Backus předložil návrh na vytvoření jazyka na vysoké úrovni, který by umožnil programátorům psát jednoduché příkazy jako I = 10 + J.

Kompilátor by to pak mohl převést do mnoha řádků jazyka sestavení, který počítač vyžadoval. A koncem roku 1956 byla vydána první příručka FORTRAN (pdf). A o šest měsíců později byl propuštěn první kompilátor, který převedl Fortran do jazyka sestavení.

FORTRAN nebyl prvním programovacím jazykem na vysoké úrovni. Byl to však první, který se široce používal. A jsou na to dobré důvody.

Fortran Evolution

Ačkoli první Fortran kompilátor byl propuštěn v roce 1957, jazyk pokračoval růst a vyvíjet se.

FORTRAN II

Vydáno v roce 1958, FORTRAN II představil podprogramy a funkce. Jednalo se o kritická zařízení, protože umožňovala vývoj dobře strukturovaného kódu.

Tyto funkce umožnily programům volat stejné bloky kódu, které mají být vyvolány vícekrát, bez opakování kódu nebo pomocí volání GOTO. Hlavní rozdíly mezi těmito dvěma věcmi jsou v tom, že podprogramy nevrátily proměnné jako funkce.

FORTRAN IV / FORTRAN 66

FORTRAN IV byl velmi důležitým milníkem. Zejména odstranil funkce závislé na stroji a do jazyka zavedl logické (logické) funkce.

FORTRAN IV byl ale důležitější, protože se stal více či méně standardním FORTRANem pro programovací komunitu. To bylo nejvíce způsobeno skutečností, že FORTRAN 66 byl propuštěn hned po FORTRAN IV.

FORTRAN 66 byla první verze, která měla oficiální verzi American National Standards Institute (ANSI).

FORTRAN 77

Z důvodu svého načasování je FORTRAN 77 verzí, o které si většina lidí myslí, když myslí na jazyk. Přidal řadu důležitých funkcí.

Například ačkoli FORTRAN IV měl příkazy IF (včetně třícestných příkazů IF), bylo povoleno funkce ELSE a ELSE IF až do FORTRAN 77. To také velmi pokročilé I / O a zpracování znaků schopnosti.

Fortran 90

Jednalo se o obrovskou změnu jazyka, jak lze vidět jednoduše tím, že název jazyka již nebyl vytištěn se všemi velkými písmeny. To dovolilo Fortran příkazy být psán v malém a implementoval volný-formovat zdrojový vstup.

Ale také implementoval mnohem sofistikovanější funkce, jako je přetížení operátora. Zároveň to neodstranilo žádné funkce, takže programy Fortran 77 stále fungovaly přesně tak, jak tomu bylo dříve.

Fortran 2015

Od Fortran 90 došlo k několika aktualizacím jazyka: Fortran 95, Fortran 2003, Fortran 2008 a nadcházející Fortran 2015. To vše jsou malé aktualizace..

Od Fortran 90, nebo dokonce FORTRAN 77, se tomuto jazyku nic podstatného nestalo, protože jeho kód se bude obecně kompilovat beze změny.

Proč lidé používají Fortran?

Pokud chcete provádět numerické výpočty, není ve skutečnosti lepší jazyk. Protože už to bylo tak dlouho, kompilátory Fortran byly optimalizovány pro provádění výpočtů.

Ale možná nejlepším důvodem k použití Fortranu je to, že existuje obrovské množství existujícího kódu pro nejrůznější věci, které vědeckí programátoři dělají neustále.

Zvažte toto: Numerické recepty: Umění vědeckého počítání je po celá desetiletí nezbytnou knihou pro všechny vědecké programátory. Když to poprvé vyšlo v roce 1986, bylo napsáno se všemi příklady Fortranu.

Na obálce nebyla tato skutečnost zmíněna. Právě se to předpokládalo. Trvalo tři roky, než vyšlo zvláštní vydání knihy s kódem Pascal. Trvalo šest let, než vyšla jazyková verze C.

Co dělá Fortran tak snadným?

Základní Fortran dělá pouze jednoduché věci. Všechny aspekty, jako jsou smyčky a příkazy if-then, jsou tak integrované do jiných jazyků, že je nepravděpodobné, že budete mít jakékoli potíže s jeho vyzvednutím.

Jediná věc, která by mohla být o něco obtížnější, je, že Fortran vyžaduje vysoce strukturovaný vstupní formát – nebo alespoň Fortran 66 a Fortran 77 ano. Fortran 90 a dále je mnohem flexibilnější.

Ale pokud pracujete s Fortranem, je pravděpodobné, že se budete zabývat staršími verzemi kódu.

Příklad Fortran 77

programová sekvence
c Řádky začínající písmenem c (nebo *) jsou komentáře
* Tento program vytiskne jednoduchou aritmetickou řadu
celé číslo n, i
n = 0
do 10 i = 1, 5
n = n + i
napsat(*,*) " ", i, "číslo v této sérii "
+"je: ", n
10 pokračovat
stop
konec

Zde je několik poznámek:

  • Pravidelný kód musí začínat na sedmém sloupci (tj. Před ním šest mezer).

  • Pokud je v prvním sloupci uvedeno „c“ nebo „*“, jedná se o komentář a není kompilován.

  • Sloupce 1-5 lze použít pro popisky příkazů – podobné starému stylu BASIC.

  • Pokud je znak umístěn ve sloupci 6, znamená to, že kód z předchozího řádku pokračuje. To je důležité, protože příkazy lze umístit pouze od 7. do 72. sloupce.

Výstup by měl být zcela jasný:

Číslo 1 v této sérii je 1
Číslo 2 v této sérii je 3
Číslo 3 v této sérii je 6
Číslo 4 v této sérii je 10
Číslo 5 v této sérii je 15

Učení Fortran

Máte několik alternativ, jak se učíte Fortran.

Výukové programy pro Fortran

Fortran je opravdu velmi jednoduchý jazyk, který se musíte naučit, pokud vše, co musíte udělat, je vytvořit programy pro řešení numerických problémů. Je zřejmé, že to není volba lidí, kteří píší grafické uživatelské rozhraní.

Ale pro vědce a inženýry je Fortran často nejlepším nástrojem pro tuto práci. Díky těmto výukovým programům budete pravděpodobně schopni do několika hodin napsat vlastní užitečné programy.

  • Výukový program FORTRAN 77: Výukový program Stanford University, který vám ukáže vše, co potřebujete vědět, abyste mohli začít kódovat FORTRAN 77. A pokud znáte FORTRAN 77, měli byste být schopni používat téměř jakýkoli moderní kompilátor Fortran.

  • 7 lekcí s Fortranem 90/95: Pokud byste chtěli začít s novějším standardem a nemuseli byste se obávat přísného formátování vyžadovaného dřívějšími verzemi, je to místo, kde začít. Nabízí také příručku PDF, kterou můžete použít.

  • Úvod a základní Fortran: starý styl Fortran se spoustou příkladů.

  • Výukový program Fortran: Výukový program Tutorials Point pomocí kompilátoru Fortran G95.

  • Programování v FORTRAN: velmi základní úvod do FORTRAN 77, ale pravděpodobně vše, co opravdu potřebujete.

Knihy Fortran

Existuje překvapivé množství knih o programovacím jazyce Fortran. Můžete najít tyto nejrychlejší a nejjednodušší způsob, jak začít s jazykem.

  • Úspěch v programování Fortran za den od Sam Key: krátká kniha, která splňuje příslib jejího názvu.

  • FORTRAN 90/95 pro vědce a inženýry Stephena J. Chapmana: důkladný úvod do moderního programování Fortran s důrazem na jeho použití ve vědách.

  • Migrace na Fortran 90 od James Kerrigan: kniha, která má seznámit lidi, kteří jsou obeznámeni se starým stylem Fortran, a pracovat s Fortran 90. Je to také vynikající reference.

Kompilátory Fortran

K dispozici je řada kompilátorů. Podívejte se na seznam překladačů Fortran na Wikipedii. Několik si zaslouží zvláštní diskusi:

  • GNU Fortran: oficiální kompilátor Fortran (kompatibilní s Fortran 95), který je součástí kolekce překladačů GNU.

  • G95: bezplatný kompilátor Fortran 95, který je v aktivním vývoji a implementuje části Fortran 2003 a 2008.

  • MinGW: port kolekce GNU Compiler Collection (včetně Fortranu) za účelem vytváření aplikací Microsoft Windows.

Nástroje Fortran

  • F2c: jednoduchý program a knihovna pro převod programů Fortran na C. To je užitečné pro programátory C a C ++, kteří potřebují použít existující kód Fortran, ale nechtějí se obtěžovat jazykem.

  • Nástroje, knihovny a aplikační software Fortran: Seznam nástrojů a knihoven společnosti Fortran Company (nejvíce zdarma), které pomáhají kodérům Fortran. Zahrnuje věci jako grafické knihovny.

  • Simply Fortran: levný kompilátor na bázi Linux a Windows, který zahrnuje integrované vývojové prostředí a debugger.

  • Moderní Fortran: Styl a použití Clermana a Spectora: kniha, která pomůže vědeckým kodérům efektivně využívat Fortran.

  • Numerické recepty ve Fortranu 77: Umění vědeckých výpočtů: stále nejlepší zdroj pro nejdůležitější algoritmy.

Závěr

Přestože je Fortran velmi starý, Fortran zůstává cenným nástrojem pro programátory – zejména pro ty, kteří pracují v oblasti vědy a techniky. Zároveň je snadno použitelný jazyk. Takže buď jako první jazyk, nebo jako další nástroj, který přidáte do svého arzenálu, vyplatí se vyzkoušet.

Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map