اساس ه. Fortran 90 Programming Examples Including Fortran 90 CD. Omid Alizadeh CCGroup 1/1/2009

Transcription

1 اساس ه 90 Fortran 90 Programming Examples Including Fortran 90 CD Omid Alizadeh CCGroup 1/1/2009

2

3 ي م فرترن برنامه فرترن 95 شامل فرترن 90 و فرترن 77 باشد. فرترن 90 نيز استانداردها و امكانات فرترن 77 را نيز در بر دارد. FORTRAN COMPAQ تمامي امكانات و ويژگي هاي فرترن 95 و 90 و 77 را شامل مي شود و توسط MICROSOFT VISUAL به برنامه هاي ديگر شركت COMPAQ متصل مي شود. نمودار زير درصد بخش هاي مختلف MICROSOFT VISUAL FORTRAN را مشخص مي كند.

4 فصل اول

5 ي م برنامه نوشته شده بوسيله زبان فرترن شامل يك يا چند قسمت برنامه نويسي ي م باشد كه از تعدادي خط دستور تشكيل شده است كه شامل دستورات تعريف متغير Variable Declaration و دستورات اجرايي Execution Statement باشد. هر برنامه به كلمه END خاتمه مي يابد. برنامه مي تواند در قسمت هاي مختلفي نظير بدنه اصلي زيربرنامه ها مدول ها بلوك اطلاعات نوشته شود هر برنامه داراي يك بدنه اصلي است و ساير قسمت ها مي توانند در صورت نياز به برنامه افزوده شوند. قسمت هاي مختلف برنامه مي توانند به صورت جداگانه كامپايل شوند ) كامپايل عمل بررسي دستورات و تبديل آن به زبان پردازنده است (. دستورات نوشته شده به دو دسته اصلي عبارات قابل اجرا و غير قابل اجرا تقسيم مي شوند. دستورات اجرايي عملي را جهت اجرا مشخص مي كنند حال آنكه دستورات غير اجرايي نحوه اجراي ي ك پردازش را تعيين مي كنند. تصوير زير موقعيت قسمت هاي مختلف برنامه را نمايش مي دهد : در برنامه هاي فرترن از كاراكتر هاي زير مي توان استفاده نمود : 1 -ارقام 0 تا 9 2 -حروف انگليسي (بزرگ و كوچك ( 3- خط فاصله _ 4 -حروفي كه در جدول زير قرار دارند : 5

6 Character Name Character Name blank Blank (space) : Colon = Equal sign Exclamation point + Plus sign " Quotation mark - Minus sign % Percent sign * Asterisk & Ampersand / Slash ; Semicolon ( Left parenthesis < Less than ) Right parenthesis > Greater than, Comma? Question mark. Period (decimal point) $ Dollar sign (currency symbol) ' Apostrophe برنامه هاي فرترن به دو صورت قالب آزاد و ثابت نوشته مي شوند.در قالب آزاد مي توان متن را در هر قسمت دلخواه نوشت اما در قالب ثابت 5 ستون اول هر خط به برچسب شود (Label) اختصاص دارد و ستون ششم به علامت پيوستگي (+) اختصاص دارد و برنامه مي بايست در بين ستون ها 7 تا 72 نوشته. علامت پيوستگي به اين معناست كه خط جاري در ادامه خط بالايي قرار دارد و زماني كه نتوان در يك خط كل دستور را نوشت در ستون ششم خط بعدي علامت پيوستگي را قرار مي دهيم. در برنامه با قالب آزاد به جاي علمت + از علامت & استفاده مي شود به اين ترتي ب جهت پيوستگي دو خط قرار داده مي شود. كه در انتهاي خط تفاوت ديگري كه بين اين دو قالب وجود دارد اين است كه در قالب آزاد جهت قرار دادن توضيحات از استفاده مي شود و در قالب ثابت از C استفاده مي شود. خط توضييح خطي است كه اجرا نمي شود و تنها جهت درك بهتر برنامه نوشته مي شود. عبارات رياضي كه در برنامه نويسي استفاده مي شوند در جدول زير آمده اند : كارايي عملگر توان ** 6

7 ي م ضرب * تقسيم / جمع و يا علامت مثبت + تفريق و يا علامت منفي - بود فرض كنيد مي خواهيم مقدار عبارت را محاسبه كنيم. اگر در ابتدا ضرب را انجام دهيم مقدار كل عبارت فوق 14 خواهد شد و چنانچه عمل جمع در ابتدا انجام شود مقدار آن 16 خواهد. حال آنكه در رياضيات هيچ يك از دو عمل جمع و ضرب نسبت به يكديگر تقدم ندارند و براي حل اين دوگانگي توان از طراح سوال در مورد تقدم عملگرها اطلاعاتي را كسب نمود. در زبانهاي برنامه نويسي نيز به محاسبه عبارتي نظير عبارت فوق نيازمنديم اما براي حل مشكل يك تقدم استاندارد براي عملگرها در نظر گرفته شده است. در زبان برنامه نوي سي بصورت زير است : فرترن اولويت عملگرها همواره اولويت با آنچه داخل پرانتز () است مي باشد. توان ** / يا * ضرب و تقسيم - يا + جمع و منها چسباندن دو رشته // > يا < يا <= يا >= يا = = يا /= عبارت مقايسه اي نقيص گزاره شرطي تركيب دو گزاره ياي منطقي معادل است با معادل نيست با.NOT..AND..OR..EQV..NEQV. بدين ترتيب همواره ابتدا عملگري كه در جدول بالاتر از ديگر عملگرها قرار دارد اعمال مي شود.در مثال هاي زير اولويت عملگرها با شماره در زير عبارت مشخص شده است : 7

8 ي م * 2-6/2 = 7 ^ ^ ^ ^ (4 + 3) * 2-6/2 = 11 ^ ^ ^ ^ (4 + 3 * 2-6)/2 = 2 ^ ^ ^ ^ ((4 + 3) * 2-6)/2 = 4 ^ ^ ^ ^ و براي تبديل عبارات رياضي به فرترن نيز بايد اين اولويت ها را رعايت نمود به عنوان مثال براي 5 محاسبه در فرترن بايد نوشت (3+4)/ در مورد عبارات منطقي نيز بايد به ترتيب اولويت عبارات را بر اساس جدول زير ساده كرد تا به ي ك نتيجه صحيح يا غلط رسيد. ) ستون NOT بر روي گزاره دوم اعمال مي شود و بقيه ستون ها بر روي هر دو ستون اعمال مي شوند (.NOT. F T F T.AND. T F F F.OR. T T T F.EQV. T F F T.NEQV. F T T F گزاره دوم T F T F گزاره اول T T F F عملگر // كه در جدول اولويت ها آمده است موجب مي شود كه دو عبارت رشته اي به يكديگر بچسبند و يك عبارت رشته اي بزرگتر را ايجاد كنند به عنوان مثال خروجي سه عبارت زير همان ' ABCDEF' است. ('ABC'//'DE')//'F' 'ABC'//('DE'//'F') 'ABC'//'DE'//'F' در جدول زير عملگر هاي ديگري كه در زبان برنامه نويسي فرترن وجود دارند نوشته شده اند : عملگر.LT. or < كاربرد كوچكتر است از 8

9 .LE. or <=.EQ. or = =.NE. or /=.GT. or >.GE. or >= كوچكتر يا مساوي است با مساوي است با مساوي نيست با بزرگتر است از بزرگتر يا مساوي است با اين عملگرها به عملگرهاي مقايسه اي معروفند و باعث تولي د.TRUE. و يا.FALSE. مي شوند و مي توانند در بين داده هاي رشته اي و عددي و منطقي اعمال شوند. مطلب ديگري كه مي توان در اين فصل به آن اشاره كرد نتيجه عملگرهاست. به عبارت ديگرمي توان پيش از انجام عمليات توسط رايانه مشخص كرد كه نتيجه عمل از چه نوعي خواهد بود. به عنوان مثال عمل 2+2 عبارت 4 را نتيجه مي دهد يا.4 در توضيح مي توان گفت كه چنانچه عملگر بين دو نوع يكسان انجام شود خروجي نيز از همان نوع است يع ين در مثال بالا چون هر دو عدد از نوع صحيح هستند خروجي نيز از نوع صحيح خواهد بود. تنها نكته اي كه در اين ميان است آنكه حاصل 1/2 عدد 0 مي باشد زيرا هر دو عدد 1 و 2 از نوع صحيح مي باشند و خروجي كه بايد مقدار 0.5 باشد از نوع حقيق ي است و پس از حذف قسمت اعشاري به صفر تبديل مي شود. اگر عملگر بين دو نوع متفاوت باشد نتيجه نوع وسيع تر است. نوع عددي صحيحي زير مجموعه اعداد حقيقي و اعداد حقيقي زير مجموعه اعداد مختلط است. اگر مثال بند قبلي را به شكل 2/.1 مطرح كنيم جواب 0.5 خواهد بود. 9

10 فصل دوم

11 ي م ي م در تمام زبانهاي برنامه نويسي به ذخيره موقت اطلاعات نياز داريم تا در زمان نياز از آنها بهره مند شويم. اين امكان توسط ذخيره اطلاعات در يك شي برنامه نويسي به نام متغير فراهم شده است.متغير محلي از حافظه است كه داراي اسم و مشخصات خاص خود است و براي دسترسي به اين متغيرها لازم است كه يك سري ويژگي براي آنها تعريف شود. كه اولين آن همان نام متغير است. در انتخاب نام متغير نكاتي وجود دارد كه بايد به آنها توجه كرد. 1 نام متغير نبايد با عدد شروع شود. 2 نام متغير نبايد نام توابع آماده فرترن باشد. 3 در انتخاب نام تنها بايد از كاراكترهاي مجاز استفاده شود. كاراكترهاي مجاز حروف لاتين از a تا A z تا Z 0 تا 9 و _ ) كه underscore خوانده مي شود ( مي باشند. البته بايد توجه كرد كه متغيرهايي با نام ) 7up بدليل نقض مورد ( 1 و ) Sin به دلي ل نقض مورد ( 3 مجاز نمي باشند اگرچه از كاراكترهاي مجاز در نام آنها استفاده شده است. حال اسامي با نام Sinx و Flor و A-B را بررسي كنيم. نام Sinx نه تنها با عدد شروع نمي شود بلكه از كاراكترهاي مجاز تشكيل شده است. حال براي بررسي شرط دوم به اين نكته توجه كنيد كه در تابع Sin(x) قسمت اول يع ين Sin نام تابع است و متغير Sinx نام هيچ تابعي نمي باشد پس مي تواند يك نام مجاز براي متغير به حساب بيايد. Flor با عدد شروع نمي شود و در نام آن از كاراكترهاي مجاز استفاده شده است همچنين نام متغير نيز نميباشد ) تابع جزء صحيح Floor باشد )بنابراين ميتوان از آن براي نامگذاري يك متغير استفاده كرد. اما A-B از كاراكتر غير مجاز ) (dash تشكيل شده است پس نمي تواند يك متغير باشد. در انتخاب نام متغير سعي كنيد از اسامي تك حرفي استفاده نكنيد زيرا تعداد اين متغيرها به دلي ل محدود بودن تعداد حروف زبان انگليسي محدود مي باشد. به عبارت ديگر در اين صورت تنها مي توانيد متغير هاي a تا z را تعريف كنيد و از آنجا كه فرترن به بزرگي و كوچكي حروف حساس نيست تنها مي توانيد از 26 متغير استفاده كنيد. همچنين سعي كنيد نام متغيرها را متناسب با اطلاعات داخل آن انتخاب كنيد. به عنوان مثال اگر متغيري را براي ذخيره نام دانشجو تعريف مي كنيد بهتر است از متغيرهايي با نام StudentName و Name استفاده كنيد. در تعريف نام متغير حروف كوچك و بزرگ تفاوتي ندارند بنابراين متغيرهاي NAME و name يك ي مي باشند. م ي توان متغير StudentName ويا Student_Name را براي خوانايي بيشتر به صورت StudentName تعريف كرد. 11

12 و 3 ي م ي م ي م ي م ي م پس از انتخاب نام متغير لازم است تعيين كنيم كه چه نوع داده اي بايد در متغير ذخيره شود. تمام انواع داده هايي كه مي توانند در متغيرها ذخيره شوند در زير آمده است :... صحيح Integer مانند اعداد 2 مانند اعداد 2.1 يا 3.0 اعشاري اعداد Real مانند عدد 23) (12 مختلط انواع Complex متن داده Character Logical نوع منطقي با توجه به تقسيم بندي فوق عدد صحيح Integer فاقد هرگونه نشانه اي است و تنها از ارقام 0 تا 9 تشكيل مي شود. حال آنكه عدد حقيقي اعشاري Real داراي مميز ). ( مي باشد اعدادي نظير 0.2 و 2. و.2 باشند. عدد مختلط Complex نيز در داخل پرانتز نگاشته شود كه عدد اول قسمت حقيقي و عدد دوم قسمت موهومي عدد است. اين دو قسمت خود از نوع داده اعشاري مي باشند. براي امتحان اين مطلب برنامه زير را مي نويسيم : در اين برنامه متغير CN از نوع مختلط تعريف شده است و هر دو قسمت حقيق ي صورت صحيح نوشته شده اند اما خروجي عدد Complex CN CN=(1,2) Print *,CN End و موهومي آن به 12 ( , ) دهد بطور پيش فرض قسمتهاي حقيقي و موهومي عدد مختلط Real انواع داده هاي عددي در اين دو قسمت به نوع داده عددي صحيح تبديل مي شوند. باشد كه اين نشان مي باشند به عبارت ديگر تمام نوع داده اي Real قابليت ذخيره تمامي ارقام اعشار را ندارد وبسته به سيستم عامل آنرا تا دقت مشخصي گرد مي كند. براي رفع اين اشكال از نوع متغيري. اين نوع عددي كه نوع خاصي از اعشاري Double Precision استفاده مي كنيم باشد به كاربر اين امكان را مي دهد تا دقت اعداد خود

13 را بالاتر ببرد و تعداد رقم اعشار بيشتري ذخيره گردد. در مثال زير مقداردهي اوليه دو متغير A و B يكسان است اما مقداري كه در آنها ذخيره مي گردد متفاوت است بعد از اجرا كردن برنامه فوق مقدار زير چاپ خواهد شد : REAL A DOUBLE PRECISION B A=4*ATAN(1.) B=4*ATAN(1.) PRINT *,A,B END دقت انواع داده اي رابطه مستقيمي با تعداد بايت هاي اختصاص يافته جهت ذخيره دارد به عبارت ديگر با تغيير تعداد بايت هاي تخصيص يافته مي توان دقت اعداد را تغيير داد.براي اين منظور تعداد بايت ها را با نوشتن نوع داده ضربدر تعداد بايت ها مشخص مي كنيم. در زبان هاي برنامه نويسي BASIC نوع داده اي بايت وجود دارد كه اين نوع داده را مي توان با نوشتن عبارت زير ايجاد كرد : INTEGER*1 A در اين مثال متغير A تنها در يك بايت ذخيره مي گردد و از آنجا كه هر بايت از 8 بيت تشكيل شده است لذا تنها مقادير -128 تا 127 را در خود نگه مي دارد و بقيه اعداد را با بردن به اين محدوده در خود ذخيره مي كتد. داده هاي صحيح مي توانند در 1 يا 2 يا 4 يا 8 بايت ذخيره گردند و داده هاي اعشاري در 4 يا 8 بايت ذخيره مي گردند كه REAL*8 همان نوع داده اي DOUBLE PRESICION است و به طور پيش فرض تعداد بايت هاي نوع داده اي اعشاري و صحيح 4 بايت مي باشد. مي توان تعداد بايت ها را در داخل پرانتز نيز قرار داد به اين ترتيب نوع بايت به اين صورت نوشته مي شود : بر روي اين نوع داده ها Complex) ( Integer, Real, INTEGER(1) A محاسبات رياضي را مي توان انجام داد. در زبان برنامه نويسي فرترن اين امكان فراهم شده است تا بتوان اعداد را در مبناهاي مختلف نوشت. مبناي دو را بوسيله قرار دادن حرف B قبل از عددي كه داخل علامت نقل قول قرار دارد مي توان مشخص كرد. مثال هاي زير اعداد در مبناي 2 را نشان مي دهند اين اعداد به باينري مشهورند. B"1" B B عدد '0112'B بدليل استفاده از رقم 2 عدد باينري نمي باشد. اعداد در مبناي 8 را توسط حرف O و اعداد در مبناي 16 را با حرف Z نمايش مي دهيم. جدول زير مقدار اعداد در مبناهاي مختلف را نمايش مي دهد : 13

14 ي م مبناي 16 يا مبناي 2 مبناي 8 مين A B C D E F نوع رشته اي كه همان متن يا text باشد داراي نشانه هاي يا است. اگر متن حاوي يك ي از علايم گفته شده باشد براي مشخص كردن نوع رشته اي از علامت دوم استفاده مي شود به عنوان مثال چنانچه بخواهيم عبارت : Hello Ali را در يك متغير رشته اي قرار دهيم بايد از علامت استفاده كنيم زيرا علامت در خود متن استفاده شده است. پس نتيجه عمل : Hello Ali خواهد بود. بر روي اين نوع داده كارهايي از قبيل حذف قسمتي از متن برش قسمتي از متن كاراكتريزه كردن و... را مي توان انجام داد. داد. اما اعمال زياضي از قبيل سينوس و كسينوس ضرب و... را نمي توان انجام 14

15 ي م ي م نوع منطقي Logical نتيجه صحيح يا غلط بودن يك سري پردازش را در خود نگه مي دارد كه تنها شامل دو مقدار.True. يا.False. باشد. اين نوع متغير معادل گزاره هاي منطقي رياضي باشد. به عنوان مثال به شخص گفته مي شود كه جزوه فرترن در دست اوست او پس از نگاه كردن به جزوه تشخيص مي دهد كه آيا اين گزاره درست است يا نه و نتيجه اين پردازش ها در قالب يك كلمه بله يا نه نمود پيدا ميكند كه معادل.True. يا.False. در فرترن مي باشد. زبان برنامه نوي سي هم چنين كاري را درقبال عبارت هاي منطقي انجام ميدهد. نوع متغيري Type متشكل از تمام موارد بالاست كه در ادامه مطلب به آن اشاره خواهد شد. فرترن پس از تعيين تمام موارد بالا نوبت به نحوه تعريف متغير ها مي رسد.براي اين منظور از دستور خلاصه شده زير استفاده مي كنيم :... نام متغير 2 نام متغير 1 نوع متغير به عنوان مثال براي معرفي متغيري به نام text1 از نوع رشته اي از دستور زير استفاده مي شود : Character text1 همانطور كه در دستور نوشته شده است مي توان در يك خط تعريف بيش از يك متغير را تعريف نمود. در خط دستور زير سه نوع متغير از نوع صحيح تعريف شده اند : INTEGER A,B,C از آنجا كه فرترن جهت انجام محاسبات رياضي طراحي شده است لذا از انواع داده هاي ياد شده بيشتر از اعداد استفاده مي شود و دربين اعداد از اعداد اعشاري و صحيح بيشتر از اعداد مختلط استفاده مي شود به اين دليل متغيرهايي كه بدون تعريف استفاده شوند در صورتي كه با حروف I تا N شروع شوند بطور پيش فرض بصورت صحيح تعريف مي شوند و چنانچه با غير از اين حروف آغاز شوند بصورت حقيقي تعريف مي شوند.اين پيش فرض ها را مي توان توسط دستور IMPLICIT... NONEكه در اول برنامه نوشته مي شود حذف كرد و حتي مي توان پيش فرض هاي جدي دي توسط دستور IMPLICIT به برنامه افزود. تعريف كلي اين دستور به صورت زير است : و سرنام 2 سرنام 1 نوع متغير Implicit را اين دستور به اين معني است كه متغيرهايي كه با اين حرف شروع مي شوند از نوع نوشته شده اند. بنابراين عبارت زير موجب مي شود كه متغير هايي كه با حروف C و T شروع مي شوند در صورت عدم تعريف از نوع رشته اي در نظر گرفته شوند : IMPLICIT CHARACTER T,C پيش فرض كلي فرترن نيز به اين صورت قابل نوشتن است : 15

16 Implicit integer ( I-N) Implicit Real (A-H), ( O-Z) استفاده از خط فاصله به اين معني است كه حروف I تا N را به متغير هاي صحيح و حروف A تا H و O تا Z را به متغير هاي اعشاري نسبت دهد. در رياضيات عباراتي مانند x n x 1 متغيرx يعي nن 2 x داريم كه براي سهولت كار از انديس استفاده كرديم از آنجا كه فرترن بيشتر جنبه هاي رياضيات را دارد مي توان متغير با انديس تعريف كرد براي تعريف n متغير با انديس از دستور زير استفاده مي كنيم :... (تعداد انديس ( نام متغير 2 ) تعداد انديس ( نام متغير 1 : نوع متغير وجود نام متغير در ابتداي خط موجب مي شود عددي كه در داخل پرانتز نوشته مي شود به عنوان تعداد انديس باشد. در مثال زير 100 متغير انديس دار x كه از نوع صحيح مي باشد تعريف شده است Integer x(100) چنانچه نوع متغير ذكر نشود منظور انديس مشخصي از آن متغير است. به عنوان مثال در نمونه زير در پنجمين x عدد 23 نوشته مي شود : در ماتريس ها و در فيزيك از انديس دو بعدي X(5)=23 بعدي استفاده كرد براي اين منظور از دستور زير استفاده مي كنيم استفاده مي شود. در فرترن نيز مي توان از انديس چند... (..., تعداد بعد, 2 تعداد بعد ( 1 نام متغير نوع متغير دستور زير 100 متغير با انديس دو بعدي را تعريف مي كند ) يك ماتريس 4 25 ( Real A(25,4) در مثال بالا بعد اول داراي 25 انديس و بعد دوم داراي 4 انديس مي باشد چنانچه تعداد انديس ها مشخص نباشد از : استفاده مي كنيم حال دستور بالا را اين چنين تغيير مي دهيم : Real A(:,4) اين بدان معني است كه متغير A داراي دو بعد كه تعداد انديس اول نامشخص و تعداد انديس دوم 4 است كه از شماره 1 شروع و به شماره 4 ختم مي شود. چنانچه بخواهيم كران پايين و بالاي متغيرها را تغيير دهيم از دستور زير استفاده مي كنيم :... )..., كران بالاي بعد : 1 كران پايين بعد 1) نام متغير نوع متغير مثال بالا را دوباره تغيير مي دهيم : Real A(:,-1:2) 16

17 اينك بعد دوم اين دستور داراي 4 انديس است اما شروع انديس ها از عدد 1- است. براي مقدار دهي ابعادي كه تعداد نامشخص دارند (متغيرهايي كه در تعريف آنها از : استفاده شده است ( از تابع Allocate استفاده مي كنيم. در مثال زير ابتدا يك متغير سه بعدي تعريف و سپس تعداد انديس ها را مشخص كرده ايم : Real Allocatable :: A(:,:,3) Allocate (A(11:12,4,3)) در اين مثال بعد از استفاده از دستور Allocate بعد اول داراي 2 انديس با شروع از 11 و بعد دوم داراي 4 انديس با شروع از ) 1 به دليل عدم تعري ف ( تعري ف شده است. استفاده مجدد از دستور ALLOCATE براي يك متغير امكان پذير نيست و برنامه با خطاي در حين اجرا مواجه مي شود. در برنامه زير دوبار از دستور مي دهد : ALLOCATEبراي يك متغير استفاده شده است كه برنامه پيغام خطا INTEGER*4, ALLOCATABLE:: A(:) ALLOCATE(A(1)) ALLOCATE(A(2)) END همچنين استفاده از دستور ALLOCATE براي متغيري كه تمامي ابعاد مشخص مي باشند نيز امكان پذير نمي باشد و برنامه اجرا نخواهد شد. براي تشخيص اينكه آيا متغيري تمامي ابعاد آن مشخص شده است از تابع ALLOCATED استفاده مي كنيم. در صورتي كه متغير از پيش مشخص شده باشد مقدار آن. TRUE. و در غير اينصورت مقدار آن.FALSE. خواهد بود. در برنامه نويسي گاهي اوقات لازم است ويژگي هاي مختلف را به متغيرها نسبت داد بنابراين بايد ابتدا اين ويژگي ها را شناخت و سپس از آنها استفاده كرد. اكنون به بررسي اين ويژگي ها مي پردازيم : Allocatable- اگر در تعريف متغير ها تعداد انديس ها را مشخص نكرديم بايد از ويژگي Allocatable براي امكان استفاده از Allocate استفاده كنيم. به عبارت ديگر در سري Visual Fortran 6.5 و غيره تابع Allocate تنها قادر است به متغيرهايي كه داراي ويزگي Allocate هستند انديس اختصاص دهد. Dimension - 17

18 از اين ويژگي براي دادن بعد به متغيرها استفاده مي شود به عنوان مثال در دستور تعريف متغير زير به ترتيب به سه متغير Aو B و C ابعاد (2,2) داده مي شود. : Real,Dimension (2,2) ::A,B,C اين دستور معادل دستور زير است : Real A(2,2), B(2,2), C(2,2) Parameter - از اين ويژگي براي ثابت نگه داشتن يك مقدار در متغير استفاده مي شود به صورتي كه تا آخر برنامه مقدار آن ثابت خواهد ماند. به عنوان مثال در برنامه زير براي جلوگيري از نوشتن عبارت آن را در متغير p ذخيره و براي ثابت نگه داشتن آن در كل برنامه از اين ويژگي استفاده مي كنيم : كنيم Double Precision, Parameter :: P= Read *,R Print *, Area =, p*r**2 Print *, S =, 2*p*R End حال آنكه با ويژگي ها آشنا شديم مي بايست آنها رادر دستور تعريف متغير بكار بريم. براي تعري ف متغيرها همراه با ويژگي ها از دو نوع entity oriented و attribute oriented استفاده مي در دستور entity oriented داريم :... نام متغير 2 نام متغير :: 1... ويژگي 2 ويژگي 1 نوع متغير Real Allocatable, Dimension (:) :: A,B... نام متغير 2 نام متغير 1 نوع متغير... نام متغير 2 نام متغير 1 ويژگي 1... نام متغير 2 نام متغير 1 ويژگي 2... Real A,B Dimension (:) A,B در دستور attribute oriented داريم : 18

19 ي م ي م ي م Allocatable A,B تنها تفاوت موجود بين هر دو نوع تعريف اين است كه چنانچه بخواهيم تمامي ويژگي ها را به تمامي متغيرها اعمال كنيم از حالت اول و اگر بخواهيم ويژگي هاي متفاوت را به متغيرهاي متفاوت اعمال كنيم از حالت دوم استفاده مي كنيم. علاوه بر ويژگي هاي گفته شده ويژگي هاي ديگري كه با نحوه متفاوتي اعمال مي شوند نيز وجود دارند. يكي از اين ويژگي ها دستورات Kind هستند. در مورد نوع صحيح به عنوان مثال به صورت زير تعريف مي شوند : يع ين Integer (Selected_INT_Kind(3)) A 3 عدد A از نوع صحيح و در بازه 10- تا 10 3 باشد. در مورد عدد اعشاري بايد دو مقدار را وارد كرد كه عدد اول حداقل رقم اعشار و عدد دوم بازه عدد است. به عنوان مثال : عددB يع ين Real (Selected_Real_Kind(3,4))B از نوع صحيح -4 با حداقل 3 رقم اعشار و در بازه 10 تا 10 4 باشد. مي توان براي خلاصه تر شدن Selected_INT_Kind و Selected_Real_Kind را حذف كرد و به صورت زير نوشت : Integer (3) A Real (3,4) B در مورد متغير رشته اي استفاده مي كنيم : توان طول رشته را تعيين كرد براي اين منظور از يك ي از سه دستور زير... نام متغير (Len=n) 1 Character... نام متغير (n) 1 Character... نام متغير Character * n 1 كه n طول رشته است. در صورتي كه از اين تعريف استفاده نشود طول به طور پيش فرض 1 در نظر گرفته مي شود. چنانچه در متغيري با n حرف تعداد m حرف نوشته شود اگر m>n باشد n حرف اول در متغير ذخيره مي شود. و در غير اينصورت قسمت خالي رشته با Space پر مي شود. 19 Character *4 C1

20 C1= Hello در اين مثال چهار حرف اول Hello يع ين Hell ذخيره مي شود. Character *6 C1 C1= Hello ودر اين مثال مقدار Hello در متغير ذخيره مي شود. توجه كنيد كه يك فاصله خالي (Space) بعد از كلمه وجود دارد. 20

21 فصل سوم توابع آماده فرترن

22 در برنامه نويسي براي انجام تعدادي از كارهاي معمول از توابع آماده استفاده مي شود. توابع در حالت كلي از يك نام و يك يا چند آرگومان ) ورودي ( تشكيل مي شوند....) ورودي 2 ورودي (1 نام تابع آنچه كه بايد در مورد توابع بدانيم اين است كه تابع چه كاري را انجام مي دهد و براي انجام اين كار از چه نوع ورودي استفاده مي كند و خروجي تابع چيست. جهت بررسي اين موارد جدول زير طراحي شده است : نام تابع ورودي توضيحات ABS (x) اعشاري Real قدر مطلق CABS (x) مختلط Complex قدر مطلق (x) DABS دقت مضاعف قدر مطلق IABS (x) صحيح Integer قدر مطلق ACOS (x) اعشاري Real آرك كسينوس (x) DACOS دقت مضاعف آرك كسينوس AINT (x) اعشاري Real حذف قسمت اعشاري (x) DINT دقت مضاعف حذف قسمت اعشاري ASIN (x) اعشاري Real آرك سينوس (x) DSIN دقت مضاعف آرك سينوس ATAN (x) اعشاري Real آرك تانژانت (x) DTAN دقت مضاعف آرك تانژانت ATAN2 (x) اعشاري Real آرك تانژانت (x) DTAN2 دقت مضاعف آرك تانژانت CHAR (x) صحيح Integer حرف مطابق با جدول Ascii COS (x) اعشاري Real كسينوس CCOS (x) مختلط Complex كسينوس (x) DCOS دقت مضاعف كسينوس CONJ (x) مختلط Complex مزدوج عدد مختلط COSH (x) اعشاري Real كسينوس هيپربوليك (x) DCOSH دقت مضاعف كسينوس هيپربوليك 22

23 DIM (x,y) IDIM (x,y) DPROD (x,y) EXP (x) CEXP (x) DEXP (x) ICHAR (x) INDEX (String,Substring) INT (x) IFIX (x) IDINT (x) LEN( String ) LOG (x) ALOG (x) CLOG (x) DLOG (x) LOG10 (x) ALOG10 (x) DLOG10 (x) MAX (x,y, ) MAX0 (x,y, ) AMAX1 (x,y, ) DMAX1 (x,y, ) MAX1 (x,y, ) AMAX0 (x,y, ) MIN (x,y, ) MIN0 (x,y, ) AMIN1 (x,y, ) DMIN1 (x,y, ) 23 تفاضل در صورت مثبت بودن تفاضل در صورت مثبت بودن توليد عدد با دقت بيشتر e بتوان عدد e بتوان عدد e بتوان عدد كد اسكي مربوط به رشته جستجو در ميان رشته تبديل عدد به صحيح تبديل عدد به صحيح تبديل عدد به صحيح طول رشته لگاريتم در پايه طبيعي لگاريتم در پايه طبيعي لگاريتم در پايه طبيعي لگاريتم در پايه طبيعي لگاريتم در پايه ده لگاريتم در پايه ده لگاريتم در پايه ده ماكزيمم اعداد ماكزيمم اعداد ماكزيمم اعداد ماكزيمم اعداد ماكزيمم اعداد ماكزيمم اعداد مينيموم اعداد مينيموم اعداد مينيموم اعداد مينيموم اعداد اعشاري Real صحيح Integer اعشاري Real اعشاري Real مختلط Complex دقت مضاعف رشته اي رشته اي اعشاري Real اعشاري Real دقت مضاعف رشته اي اعشاري Real اعشاري Real مختلط Complex دقت مضاعف اعشاري Real اعشاري Real دقت مضاعف اعشاري Real صحيح Integer اعشاري Real دقت مضاعف اعشاري Real صحيح Integer اعشاري Real صحيح Integer اعشاري Real دقت مضاعف

24 MIN1 (x,y, ) AMIN0 (x,y, ) MOD (x,y) AMOD (x,y) DMOD (x,y) REAL (x) FLOAT (x) SNGL (x) SIGN (x,y) DSIGN (x,y) ISIGN (x,y) SIN (x) CSIN (x) DSIN (x) SINH (x) DSINH (x) SQRT (x) CSQRT (x) DSQRT (x) TAN (x) DTAN (x) TANH (x) DTANH (x) ADJUSTL ( String ) ADJUSTR (String ) TRIM ( String ) LEN_TRIM ( String ) مينيموم اعداد مينيموم اعداد باقيمانده باقيمانده باقيمانده تبديل عدد به اعشاري تبديل عدد به اعشاري تبديل عدد به اعشاري مفدار x به همراه علامت y مفدار x به همراه علامت y مفدار x به همراه علامت y سينوس سينوس سينوس سينوس هيپربوليك سينوس هيپربوليك جذر جذر جذر تانژانت تانژانت تانژانت هيپربوليك تانژانت هيپربوليك قرار دادن فاصله هاي اول در آخر رشته قرار دادن فاصله هاي آخر در اول رشته حذف فواصل خالي آخر رشته طول متن بدون فاصله خالي در آخر اعشاري Real صحيح Integer صحيح Integer اعشاري Real دقت مضاعف صحيح Integer صحيح Integer دقت مضاعف اعشاري Real دقت مضاعف صحيح Integer اعشاري Real مختلط Complex دقت مضاعف اعشاري Real دقت مضاعف اعشاري Real مختلط Complex دقت مضاعف اعشاري Real دقت مضاعف اعشاري Real دقت مضاعف رشته اي رشته اي رشته اي رشته اي 24

25 فصل چهارم كنترل اجراي برنامه

26 ي م براي نوشتن برنامه هاي كاربردي علاوه بر استفاده از متغيرها و توابع مي بايست از دستورات متفاوتي كه در اين بخش توضيح داده مي شود استفاده كنيم. - دستور و ساختار شرط چنانچه در برنامه نويسي بخواهيم در صورت برقراري شرطي اتفاقي بيفتد ) نيفتد ( از ساختار يا دستور شرط استفاده مي كنيم. دستور شرط به صورت زير تعريف مي شود : يك دستور ) عبارت شرطي ( IF فرترن ابتدا عبارت شرطي را محاسبه و به يكي از دو حالت صحيح يا غلط مي رسد چنانچه عبارت شرطي درست باشد دستور داده شده اجرا مي شود. بايد توجه داشت كه تنها يك دستور مي توان نوشت. چنانچه بخواهيم بيش از يك دستور را در يك شرط اعمال كنيم و يا اينكه شروط مختلفي را با دستورات مختلف اعمال كنيم مي توانيم به شكل زير از ساختار شرط استفاده كنيم : در ساختار شرط قسمتهاي Else IF و Else كاملا اختياري شود مي بايست از كلمه IF عبارت شرطي ( 1 ) Then بلوك دستورات Else IF شرطي ( 2 Then (عبارت بلوك دستورات... Else بلوك دستورات End IF باشند اما چنانچه ELSE IF نوشته Then استفاده شود. استفاده از End IF براي پايان ساختار الزامي است. در توضيح ساختار شرط مي توان گفت كه پس از بررسي شرط اول چنانچه درست باشد بلوك دستورات مربوط به آن را اجرا مي كند و در غير اينصورت شرط بعدي را چك ميكند. چنانچه هيچ يك از دستورات بالا اجرا نشود و قسمت Else در ساختار شرط آمده باشد بلوك دستوري مربوط به Else اجرا خواهد شد در واقع Else داراي عبارت شرطي معادل با تركيب نقيض شروط بالاست.نماگرد دستور شرط در تصاوير زير آمده است. 26

27 در برنامه زير چنانچه عدد وارد شده يك يا دو رقمي باشد عبارت مناسب چاپ مي شود : Read *,I If ( I>=0.AND. I<10 ) Then Print *,"Your Number has one digit" Else If ( I<100.AND. I>9 ) Then Print *,"Your Number has two digits" Else Print *,"Your Number has more than two digits" End If PAUSE End 27

28 برنامه زير سينوس يك زاويه كه بر حسب راديان است را خوانده و تانژانت آنرا نمايش مي دهد. Read *,A If ( A<=1.And. A>=-1) Then Ang=Asin(A) Print *,Ang*180/ ,Tan(Ang) End If End - ساختار انتخاب اين ساختار حالت خاصي از ساختار شرط است. حالت كلي اين ساختار به شرح زير است اين ساختار معادل دستورات شرط زير است : ) عبارت مورد نظر ( Case Select ) حالت اول عبارت ( Case بلوك دستورات ) حالت دوم عبارت ( Case بلوك دستورات... Case Default بلوك دستورات End Select If ( حالت اول == عبارت شرطي ) Then بلوك دستورات Else If ( حالت دوم == عبارت شرطي ) Then بلوك دستورات... Else بلوك دستورات End IF 28

29 همانگونه كه از مقايسه دو ساختار بالا بدست مي آيد بلوك دستورات زماني اجرا مي شود كه عبارت مورد نظر يكي از حالات ذكر شده باشد و Case default معادل Else در ساختار شرط است يعني اگر هيچ كدام از بلوك هاي دستور اجرا نشوند بلوك دستوري اين قسمت اجرا خواهد شد. در تصاوير زير نماگرد دستور ترسيم شده است. 29

30 بايد توجه داشته باشيد كه حالات ذكر شده بايد از نوع عبارت مورد نظر باشند و نبايد اشتراك داشته باشند. عبارت مورد نظر ساختار انتخاب تنها يكي از سه حالت Logical Character Integer مي باشد. در دو برنامه زير چنانچه عدد يك وارد شود برنامه عدد 100 و در غير اينصورت عدد 0 را چاپ خواهد كرد برنامه اول : استفاده از نوع صحيح برنامه دوم : استفاده از نوع منطقي براي ايجاد گستره انتخاب از : استفاده مي شود به اين صورت كه n:m يع ين Integer A Read *,A Select Case (A) Case (1) Print *, 100 Case default Print *, 0 End select End Logical L1 Integer A Read *,A L1=(A==1) Select Case (L1) Case (.True.) Print *, 100 Case (.False.) Print *, 0 End select End كليه اعداد صحيح از عدد 30 n تا عدد ) m با احتساب n وm ( و :n يع ين تمامي اعداد كوچكتر يا مساوي عدد m تمامي اعداد صحيح بزرگتر مساوي عدد n و m: يعني از : مي توان براي كاراكترها نيز استفاده كرد. در برنامه زير يك حرف از كاربر گرفته مي شود و نوع آن مشخص مي شود. Character *1 C1 Read *,C1 Select Case (C1) Case ( a : z, A : Z ) Print *, Alphabetic

31 ز ا ي م Case ( 0 : 9 ) Print *, Number Case Default Print *, Other End Select End از برنامه بالا مي توان فهميد كه در مقابل Case مي توان بيش از يك حالت را قرار داد. همچنين حالت عددي نوع كاراكتر مي باشد و هيچ اشتراكي بين حالات نيست. - دستور پرش ساده اگر بخواهيم ادامه اجراي برنامه را از سطر خاصي شروع كنيم مي توانيم از دستور پرش استفاده كنيم : Goto Label كه Label يك عدد مي باشد كه در ابتداي خط مقصد نوشته مي شود. استفاده از دستور پرش بدون اختصاص Label موجب نمايش پيغام خطا خواهد شد. در ادامه مثالي از اين مطلب آورده خواهد شد - دستور پرش محاسباتي عدد ), Label2 Goto ( Label1, اين دستور ابتدا عدد مورد نظررا محاسبه كرده و چنانچه مقدار آن يك باشد به عددي كه به عنوان label 1 نوشته شده است پرش مي كند و... اگر عدد مورد نظر منفي و يا داراي اعشار باشد و يا هيچ Label به آن اختصاص داده نشده باشد دستور كار خاصي انجام نمي دهد. برنامه زير ريشه هاي معادله درجه دو را تنها با استفاده از دستور پرش و دستور پرش محاسباتي محاسبه مي كند : - دستور ادامه Read *,A,B,C Delta=b**2-4*A*C Goto ( 10, 20 ) Floor(Delta/(ABS(Delta)+1))+2 10 Print *, there is no root Goto Print *, x1=,(-b+sqrt(delta))/2/a Print *, x2=,(-b-sqrt(delta))/2/a 30 End اين دستور به صورت Continue نوشته مي شود و گاهي اوقات به همراه يك Label در ابتداي خط مي آيد. اجراي اين دستور باعث ادامه پردازش به خط بعدي ندارد. از اين دستور مي توان براي خاتمه حلقه نيز استفاده كرد. شود و كاربرد خاصي در اين زمينه 31

32 - دستور توقف از اين دستور براي توقف عمليات اجراي برنامه و خاتمه برنامه استفاده مي شود. اين دستور به صورت زير تعريف مي شود : Stop [Stop-expresion] مي توانيم دستور Stop را تنها به كار برد و در صورتي كه بخواهيم عبارتي را براي بستن برنامه تحت عنوان handle اختصاص دهيم مي توانيم يك رشته و يا يك عدد را قرار دهيم. در صورت به كار بردن رشته عدد صفر منظور مي شود. - ساختار گردشي - حلقه چنانچه بخواهيم يك عمل را N بار انجام دهيم يا N متغير كه با هم تصاعد عددي دارند داشته باشيم از ساختار حلقه استفاده مي كنيم.حلقه ها بر اساس N به سه دسته تقسيم مي شوند [: Do نام حلقه] [بلوك دستورات] ] نام حلقه [ Do End - حلقه نا محدود - حلقه محدود شرطي :] Do label نام حلقه] [بلوك دستورات] Label Continue (عبارت شرطي ( While :] Do [Label] [,] نام حلقه] [بلوك دستورات [ [نام حلقه [ Do End (عبارت شرطي ( While :] Do Label [,] نام حلقه] [بلوك دستورات] Label Continue 32

33 - حلقه شمارشي [گام ] كران پايين كران بالا = نام متغير [Label] [: Do نام حلقه] [بلوك دستورات] [نام حلقه [ Do End [گام ] كران پايين كران بالا = نام متغيرLabel [: Do نام حلقه] [بلوك دستورات] Label Continue در برنامه زير با استفاده از حلقه شمارشي N محاسبه مي شود : Read *,N Factoriel=1 Do i=1,n Factoriel=Factoriel*I End Do Print *,N, =,Factoriel End n n= 0 n در برنامه زير مقدار محاسبه و چاپ مي شود : F=1 ; Sum=1 Do i= 1,100 F=F*I Sum=Sum+(2**i)/F End Do Print *,Sum End - دستور خروج از حلقه دستور Exit براي خروج از حلقه اي است كه خود دستور در آن قرار دارد. چنانچه در مقابل اي ن دستور نام حلقه اي ذكر شود دستور خروج براي آن حلقه اجرا خواهد شد. - دستور گردش حلقه چنانچه فرترن در اجراي برنامه به دستور Cycle برسد دستورات بين Cycle و اولين End Do انجام نخواهد شد. 33

34 ي م در برنامه زير عدد 1 را بر اعداد 100- تا 100 تقسيم كرده ايم و خروجي آن مقدار اين عبارت است. همانطور كه استفاده كرده ايم : دانيد تقسيم بر صفر معني ندارد و براي انجام ندادن تقسيم بر صفر از دستور Cycle Do i=-100, 100 IF ( i==0) Cycle Print *,1./i. End Do End در شكل زير نحوه استفاده از ساختارهاي گردش مركب ) وت در تو) نشان داده شده است. ستون سمت راست استفاده نادرست و ستون سمت چپ استفاده درست را نمايش مي دهد. 34

35 35

36 36

37 فصل پنجم خواندن و نوشتن

38 (بهتر است مطالب اين بخش را همزمان با مطالب بخش دسترسي به فايل بخوانيد.) براي خواندن اطلاعات از يكي از سه دستور زير استفاده مي شود :... نام متغير 1 (ويژگي هاي كنترلي خواندن ( Read... نام متغير 1 قالب Read... نام متغير 1 (ويژگي هاي كنترلي خواندن ( Write منظور از ويژگي هاي كنترلي افزودن مشخصات و خصوصيات جديد به عمل خواندن است. در جدول زير اين ويژگي ها آورده شده اند : كليد واژه [unit=] [FMT=] Advance END EOR ERR مقدار ويژگي عدد قالب yes يا no Label Label Label توضيحات عددي كه مشخص كننده واحد ورود اطلاعات است. به عبارت ديگر يك اشاره گر از محل ورود اطلاعات مي باشد. * نماد ورودي استاندارد است. چنانچه در جايگاه اول داخل پرانتز قرار گيرد نوشتن كليدواژه لازم نيست. مشخص كننده نحوه خواندن و قرار دادن ورودي در متغيرهاست. * نماد فرمت آزاد يا بدون قالب است. چنانچه در جايگاه دوم داخل پرانتز قرار گيرد نوشتن كليد واژه لازم نيست چنانچه yes باشد در خواندن اطلاعات با توجه به قالب در طول داده به جلو حركت مي كند. در غير اينصورت پس از خواندن اولين متغير از بين داده ها براي خواندن اطلاعات بعدي از اول داده شروع مي كند چنانچه در خواندن از فايل به آخر آن برسد به Label گفته شده پرش مي كند چنانچه در خواندن از فايل به آخر ركورد برسد به Label گفته شده پرش مي كند. چنانچه در حين عمليات خواندن يا نوشتن به خطايي برخورد كند به Label گفته شده پرش مي كند. منظور از ركورد در مطالب بالا يك خط از فايل مي باشد. 38

39 وي( مي توان يك حلقه را نيز در ساختارهاي بالا اعمال كرد : (...( ژگي هاي كنترلي خواندن ( Read... )... ) گام كران بالا كران پايين = شمارنده 2 (گام كران بالا كران پايين =شمارنده 1 نام به مثال زير توجه كنيد : متغير Read (*,*)((A(i,j),i=1,10),j=1,5)) اين دستور معادل دستور زير است : Do 1 i=1,10 Do 1 j=1,5 Read (*,*) A(i,j) 1 Continue 39

40 فصل ششم ( قالب بندي ) فرمت

41 ي م بخش عظيمي از برنامه نويسي به خواندن و چاپ اطلاعات اختصاص دارد. بنابراين اين مهم ايجاب مي كند تا بتوان خواندن و نوشتن را سفارشي كرد به عبارت ساده تر بتوان حالات خاصي را به اين دو دستور داد از جمله اين حالات مي توان به اختصاص ميدانها و قالب بندي صفحه اشاره كرد. به عنوان مثال مي توان به گونه اي برنامه نوشت كه عمل چاپ اطلاعات از سطر چهام شروع شود و يا در خواندن اطلاعات 5 حرف اول ناديده فرض شود. قبل از توضيح ميدانها بياييم ميدان را تعريف كنيم. برنامه هاي فرترن در كنسول غير گرافيك ي ميشود يا به عبارت ديگر در محيط DOS ابتدا صفحه داس را تقسيم بندي اجرا كنيم. مي دانيم صفحه مشكي رنگي كه در زمان اجراي برنامه ظاهر مي شود ) صفحه ( DOS از نقاط نوراني به نام pixel تشكيل شده است. مجموع تعدادي از اين پيكسل ها براي نمايش يك كاراكتر استفاده مي شود در هر يك از اين مجموعه ها تنها يك حرف نمايش داده مي شود. حال اگر تعدادي از اين مجموعه ي پيكسل ها كنار يكديگر قرار گيرند تا بتوان تعداد زيادي حرف را نمايش داد يك ميدان را تشكيل مي دهند البته اين جايگاه ها همگي داراي خصوصيت مشترك هستند مثلا همگي از نوع صحيح و يا همگي از نوع رشته اي هستند. اكنون كه با ميدان ها آشنا شديم ببينيم چگونه مي توان اين ميدانها را اعمال كرد. اگر به خاطر داشته باشيد در مبحث خواندن و نوشتن ويژگي با نام قالب به طور مختصر توضيح داده شد. دستور زير را در نظر بگيريد : يا Read (*,*) A اين دستور متغير A را از صفحه كليد با قالب آزاد ) بدون محدوديت ( مي خواند. حال اگر بخواهيم يك قالب را بر اين متغير اعمال كنيم به يكي از دو روش زير عمل مي كنيم : 41 Read ( *,1) A 1 Format ( F6.2) Read (*, (F6.2) )A چنانچه مي بينيد در قسمت FMT بايد يك شماره label اختصاص داد كه در خطي كه حاوي اي ن شماره است بلافاصله دستور پرانتز و گيومه قرار داد. دستور Format دستور اجرايي نيست يع ين Format قرار دارد و يا مي توان به طور مستقيم ميدان را در داخل ي ك تا زماني كه به اين دستور پرش داده نشود اجرا نخواهد شد پس لزومي ندارد كه دستور فرمت در خط بعد از خواندن و يا نوشتن بيايد مي توان آن را در هر قسمت از بدنه اصلي برنامه قرار داد. اكنون بايد تمامي ميدان ها را شناخت ) در مثال هاي ذكر شده در پايين منظور از همان Space است كه در حين اجراي برنامه نمايش داده نمي شود (

42 ي م - ميدان I اين ميدان به صورت زير تعريف مي شود : ] حداقل طول ميدان. [ طول ميدان I طول ميدان تعداد جايگاه هاي ذكر شده در بالاست و حداقل طول ميدان حداقل تعداد ارقام نمايش داده شده در ميدان است. چنانچه طول عدد از طول ميدان بيشتر باشد به اندازه طول ميدان ستاره چاپ خواهد شد و اگر طول عدد از طول ميدان كمتر باشد ميدان از سمت راست پر مي شود. فرمت عدد خروجي توضيحات I حداقل طول ميدان 3 است I I *** طول ميدان كم است I2.0 0 جز استثناهاست I I *** در اين ميدان تنها اعداد صحيح و عبارت منطقي قرار مي گيرند I عمل كنيد. ميدان B عدد - ميدان مبنا ها B, O, Z در اين ميدان ها ابتدا عدد را به مبناي مورد نظر برده و سپس مانند ميدان را به مبناي دو و O عدد را به مبناي 8 و Z عدد را به 16 برد. خروجي عدد در مبناي مورد عدد در مبناي 10 فرمت نظر B4 B3 B5.5 O4.3 Z FFF 1001 *** FFF اكنون برنامه اي بنويسيد كه دو عدد را گرفته و عدد اول را در مبناي عدد دوم كه يكي از سه عدد 2 يا 8 يا 16 است نمايش دهد : Read *,N,IBase 42

43 Select case (IBase) Case (2) Print (B0),N Case (8) Print (O0),N Case (16) Print (Z0),N End select End همانگونه كه مي بينيد طول ميدان صفر در نظر گرفته شده است و موجب مي شود كه طول ميدان به اندازه خود خروجي باشد. - ميدان F اين ميدان در حالت كلي به صورت زير است: تعداد رقم اعشار. طول كلي ميدان F براي محاسبه خروجي اين ميدان كافيست كه ابتدا به اندازه طول كلي ميدان جايگاه در نظر گرفته شود سپس از سمت راست به اندازه تعداد رقم اعشار جايگاه خالي گذاشته شود در جايگاه بعد مميز قرار داده مي شود و بقيه جايگاه ها در سمت چپ ميدان به قسمت صحيح اختصاص داده مي شود. حال چنانچه نتوانيد ميدان را بسازيد در لحظه اجرا با پيغام خطا مواجه خواهيد شد. آنچه در مورد اين ميدان مهم است آنكه طول قسمت صحيح عدد بايد بتواند به طور كامل در قسمت صحيح ميدان قرار گيرد در غير اينصورت به تعداد طول كلي ميدان ستاره چاپ خواهد شد و اگر طول قسمت اعشاري ميدان كمتر از طول قسمت اعشاري عدد باشد تعدادي از رقمهاي اعشار كه در آن قسمت مي توانند قرار گيرند با گرد كردن چاپ مي شوند. براي فهم بهتر مطلب به مثالهاي زير توجه كنيد : توضيحات خروجي عدد ميدان F F عدد گرد شده است F در ميدان قرار نمي گيرد ****** F F E2 *** ابتدا عدد محاسبه شود F تعداد ارقام اعشار بايد حتما رعايت شود

44 ي م - ميدان نماد علمي اين ميدان به وسيله سه مشخصه ES EN E تعيين مي شود. حالت كلي E به صورت زير است. دو ميدان بعد نيز به همين صورت تعيين مي شوند. ] طول توان [ E طول قسمت اعشاري. طول كلي ميدان E در هر سه اين ميدانها ابتدا به اندازه طول كلي ميدان جايگاه قرار دهيد سپس از سمت راست شروع كرده و به اندازه طول توان جايگاه براي توان جدا كنيد ) چنانچه طول توان نوشته نشده باشد آنرا 2 در نظر بگيريد ( سپس يك جايگاه را به علامت مثبت يا منفي اختصاص دهيد جايگاه بعدي را براي حرف E در نظر بگيريد توجه كنيد كه اگر در فرمت e نوشته شده باشد شما نيز بايد از حرف كوچك آن استفاده كنيد و اگر نوشته نشده باشد منظور همان E است. بعد از اين مرحله به اندازه طول قسمت اعشار جدا كرده و جايگاه بعدي را به مميز اختصاص دهي د. بقيه جايگاه ها در سمت راست براي قسمت صحيح باقي ماند. چنانچه نتوانيد اين ميدان را توليد كنيد در حين اجرا با پيغام خطاي مبني بر اشتباه بودن ميدان مواجه خواهيد شد. حال بايد عدد را در ميدان قرار دهيم از سمت چپ عدد شروع كرده و تمامي صفرهاي موجود در سمت چپ را ناديده مي گيريم سپس در مورد ميدان E عدد بدست آمده را بعد مميز مي نوي سي م و در صورتي كه كل عدد در قسمت اعشاري جا نشود آنرا گرد مي كنيم. در مورد ميدان EN سه رقم عدد بدست آمده را سمت چپ مميز و بقيه را در سمت راست مميز قرار مي دهيم. در مورد ميدان ES يك رقم را در سمت چپ و بقيه را در سمت راست مي نويسيم. بايد توجه كرد كه در صورت جا نشدن عدد بايد آنرا گرد كرد. حال نوبت به محاسبه قسمت توان مي رسد. با محاسبه ميزان كوچك شدن عدد توان مناسبي را اختيار مي كنيم. ممكن است عدد در اين ميدان كاملا تغيير كند.اگر عدد مورد نظر منفي بود يك جايگاه در سمت چپ به منفي تعلق مي گيرد. چنانچه يك ي از قسمتهاي بالا قابل اجرا نباشد به اندازه طول كلي ميدان ستاره چاپ خواهد شد. اكنون به مثالهاي زير توجه كنيد : فرمت E10.3 E10.3 ES11.3 EN11.3 EN11.2 ورودي خروجي 0.121E E E E E+03 44

45 ي م - ميدان L اين ميدان به صورت زير تعريف مي شود : طول كلي ميدان L اين ميدان بسيار ساده بوده و با ايجاد جايگاه ها در آخرين جايگاه يكي از دو كلمه F يا T را قرار مي دهد به عنوان نمونه در ميدان L3 مقدار.True. به صورت T چاپ مي شود. - ميدان رشته اي A اين ميدان براي قرار دادن متن استفاده مي شود : طول كلي ميدان A چنانچه ميدان براي متن مورد نظر بزرگ باشد از سمت راست ميدان پر مي شود و در سمت چپ جاهاي خالي باقي گذارد و در غير اينصورت از سمت راست متن به اندازه طول ميدان چاپ خواهد شد. اگر طول ميدان نوشته نشود طول آن به اندازه طول متن خواهد بود. ميدان ورودي خروجي A4 Ali Ali A3 Ali Reza Ali A Ali Reza Ali Reza اكنون كه اين ميدان ها را شناختيم مي توانيم صفحه DOS را به ميدانهاي مختلف براي كنترل بيشتر تقسيم كنيم اما براي جابجايي و تنظيم ميدان ها تعدادي دستور تحت عنوان كنترل قالب وجود دارد كه در زير به آنها اشاره مي كنيم. فرمان كنترل T n TL n TR n n X [r] / : S مثال T 10 TL 5 TR 4 5 X /// يا/ 3 توضيحات ايجاد ميدان بعدي از ستون 10 خواهد بود از موقعيت فعلي به اندازه 5 جايگاه به سمت چپ مي رود از موقعيت فعلي به اندازه 4 جايگاه به سمت راست مي رود 5 فاصله خالي را قرار مي دهد سه سطر خالي چاپ مي كند ادامه ايجاد ميدانها را در صورت نبود متغير متوقف مي كند قرار دادن علامت + اعداد به سيستم عامل بستگي پيدا ميكند 45

46 SP SS k P BN BZ 2 P علامت + اعداد قرار داده مي شود علامت + اعداد قرار داده نمي شود عدد را در 10 بتوان k ضرب مي كند فاصله خالي بين ارقام يك عدد را حذف مي كند فاصله خالي بين ارقام يك عدد را به صفر تبديل مي كند براي آگاهي كامل از نحوه اعمال اين فرمت ها به ضميمه مراجعه كنيد. 46

47 فصل هفتم دسترسي به فايل

48 ي م ي م ابتدا بايد نكاتي در مورد نام فايل ها در سيستم عامل هاي مختلف گفته شود. همانطور كه مي دانيد نام فايل متشكل از دو قسمت نام و پسوند است كه توسط نقطه از هم جدا مي شوند. وجود نام ضروري و وجود پسوند اختياري است. بايد توجه داشت كه در نام فايلها بايد قوانين مربوط به سيستم عامل موجود بر روي سيستم را رعايت كرد. به عنوان مثال در DOS 4.5 و قبل از آن نام فايل تنها 8 حرف مي تواند باشد. در ويندوزها نام فايل مي تواند تا 256 كاراكتر را به خود اختصاص دهد. نبايد از حروف غير مجاز در نام فايل ها استفاده كرد. اكنون كه با نام فايل آشنا شديم مي خواهيم دستورات باز كردن فايل ها را بيان كنيم : (مشخصات باز كردن فايل ( OPEN (مشخصات بستن فايل ( CLOSE منظور از مشخصات يك سري از كليد واژه ها هستند كه به دستور OPEN جهت باز كردن فاي ل كمك مي كنند. اكنون به بررسي تك تك آنها مي پردازيم. ACCESS - فرض كنيد ليس يت از اسامي دانشجويان را در اختيار داريد. به دانشجويان گفته مي شود كه به ترتي ب ليست و به طور پشت سرهم بر روي صندلي ها بنشينند. اينك شما براي پيدا كردن نفر بيستم مي تواني د مستقيما به صندلي شماره 20 برويد زيرا ترتيبي بين ليست و نحوه نشستن دانشجويان وجود دارد. اما اگر به آنها اين اجازه داده شود كه هر شخص بتواند با هر فاصله دلخواهي از نفر قبل بر روي ي ك صندلي بنشيند آنگاه براي پيدا كردن نفر بيستم بايد به ترتيب از نفر اول شروع كرده و تا پيدا كردن نفر بيستم به جستجوي خود ادامه دهيم. اين مثال عينا در مورد فايل ها نيز صادق است. اگر طول هر ركورد كاملا مشخص باشد براي دسترسي به ركورد n ام مي توانيد با پشت سر گذاشتن طول ركورد *(1-n) حرف به اول ركورد مورد نظر برسيد اما اگر طول هر ركورد با ركورد هاي ديگر متفاوت باشد مي بايست تك تك ركوردها را تا رسيدن به ركورد مورد نظر بخوانيم. اگر شيوه اول را دسترسي مستقيم بناميم و دومي را ترتيبي توان با نوشتن يكي از دو عبارت Direct براي مستقيم و يا Sequential براي ترتيب ي در مقابل Access= نحوه دسترسي به فايل را مشخص كرد.چنانچه هيچ عبارتي نوشته نشود دسترسي پيش فرض ترتيبي خواهد بود. Action- يكي ديگر از اختياراتي كه وجود دارد اين است كه ما مي توانيم فايل را صرفا جهت انجام عمل خواندن و يا فقط نوشتن باز كنيم. كليدواژه Action داراي سه حالت Read Write ReadWrite باشد. كه حالت اول براي حالت فقط خواندن و حالت دوم براي حالت فقط نوشتن و حالت سوم براي انجام هر دو عمل است. پيش فرض اين دستور حالت سوم در نظر گرفته مي شود. 48

49 كه يكي از سه حالت ASIS Append Rewind ي م باشد و محل اشاره گر هارد ERR - چنانچه در حين باز كردن فايل با پيغام خطا مواجه شويم در صورت وجود كليدواژه ERR ادامه برنامه به شماره Label نوشته شده در جلوي آن پرش مي كند. File- در مقابل اين كلمه بايد يك متن كه مسير دقيق فايل را بيان مي كند قرار داد. چنانچه بخواهيم ي ك فايل موجود را باز كنيم بايد حتما پسوند آنرا در صورت وجود بنويسيم. اگر تنها نام فايل ذكر شود مسير پيش فرض مسير قرار گيري برنامه خواهد بود. Position- براي باز كردن و جستو را به ترتيب موقعيت فعلي از اول و از آخر را تعيين مي كند.حالت اول پيش فرض در نظر گرفته مي شود Status- اگر مقدار آن Old باشد فايل تنها زماني باز خواهد شد كه وجود داشته باشد. اگر فايل مورد نظر وجود نداشته باشد خطا رخ خواهد داد. اگر مقدار آن New باشد فايل ايجاد خواهد شد و در صورتي كه از پيش وجود داشته باشد پيغام خطا ظاهر خواهد شد. اگر مقدار آن Unknown باشد در صورت وجود آنرا باز مي كند و در صورت عدم وجود آنرا ساخته و بعد باز مي كند. اين حالت پيش فرض در نظر گرفته مي شود. مقدار بعدي Replace است كه فايل را ساخته و باز ميكند اگر فايل از پيش بر روي هارد موجود باشد آنرا پاك كرده و مجددا مي سازد. مقدار Scratch يك فايل موقت در مسير temp مي سازد زماني مورد استفاده قرار مي گيرد كه بايد فايل ساخته شده با بسته شدن برنامه بسته شود است. Unit - حال زماني كه تمام مشخصات بالا نوشته شد باي د يك عدد به عنوان unit به فايل ساخته شده اختصاص داد تا در هنگام خواندن و نوشتن با اين عدد كار كرد. به عبارت ديگر براي جلوگيري از نوشتن مجدد همه موارد بالا از يك عدد استفاده مي شود. UNIT جهت معرفي فايل به برنامه استفاده مي شود و در تمامي دستوراتي كه بايد با فايل باز شده ارتباط داشته باشند مورد استفاده قرار مي گيرد. به مثال زير توجه كنيد. 10 خط اطلاعات فايل اول دو بار در فايل دوم نوشته مي شوند : Character *(*) A Open(Unit=2,File= C:\data.dat,ERR=23,Action= Read,Status= Old ) 49

50 Open(Unit=3,File= C:\data.out,ERR=24,Action= Write,Status= New ) Do i= 1, 10 Read (2,*)A Write(3,*) (A,j=1,2) End do Close(2) Close(3) GOTO PRINT *, ERROR OPENING INPUT FILE 24 PRINT *, ERROR OPENING OUTPUT FILE 25 End ) خط اول اين برنامه در COMPAQ FORTRAN خطا محسوب مي شود و بايد يك طول استايك براي متغير رشته اي A تعريف كرد ( همانطور كه مي بينيدپس از پايان كار فايل هاي باز شده را بستيم. چنانچه اين كار را انجام ندهي د برنامه خود به خود فايل ها را مي بندد. 50

51 فصل هشتم ساختار كلي برنامه

52 ي م تا به اينجا تمام كارها در بدنه اصلي برنامه نوشته مي شد. م ي دانيم كه تعريف متغير ها در بالا و دستورات ديگر در پايين نوشته مي شد و برنامه به كلمه End ختم مي شد. حال مي توانيم قسمت هاي ديگري را تحت عنوان زير برنامه به برنامه خود اضافه كنيم كه بعد از كلمه End توانند قرار گيرند Function- در برنامه نويسي تمام توابع مورد نياز ما نوشته نشده اند و گاهي خود ما نياز به تعريف توابع جدي دي داريم براي اين منظور از ساختار زير استفاده مي كنيم : ) ليست آرگومان ها ورودي) نام تابع Function بلوك دستوري... = نام تابع End Function همانطور كه در بحث توابع آماده ديديد توابع با گرفتن يك يا چند آرگومان محاسبات خاصي را انجام داده و نتيجه محاسبات را در نام متغير ذخيره مي كنند بنابراين تنها يك خروجي دارند و حداقل يكبار مي بايست در متن زير برنامه عددي به آن اختصاص داده شود. به عنوان مثال در زير برنامه زير تابع Sin2 براي محاسبه سينوس يك زاويه از طريق بسط تيلور نوشته شده است و در بدنه اصلي اختلاف دو تابع Sin وSin2 نوشته مي شود. Read *,A Print *,Sin(A)-Sin2(A) End Function Sin2(x) Sin2=x ; F=1 ; S=-1 Do i=3,20,2 F=F*(i-1)*i Sin2=Sin2+S*x**i/F S=S*-1 End do End Function همانطور كه مي بينيد فراخواني توابع جديد مانند توابع آماده است. نكته اي كه بايد رعايت شود اي ن است كه ورودي تابع Sin2 از نوع اعشاري تعريف شد پس بايد در بدنه اصلي برنامه عدد اعشاري به عنوان آرگومان قرار داده شود. 52

53 ي م Subroutine- اگر بخواهيم بيش از يك خروجي داشته باشيم از subroutine استفاده مي كنيم به اينصورت كه ابتدا ورودي هاي خود را به داخل تابع فرستاده و سپس از ورودي ها بعنوان خروجي استفاده مي كنيم. ساختار كلي به صورت زير است. اكنون برنامه بالا را با اين ساختار مي نويسيم : ) ليست ورودي ها و خروجي ها ( نام زير برنامه Subroutine بلوك دستورات End Subroutine Read *,A Call Sin2(A,B) Print *,Sin(A)-B End Subroutine Sin2(x,y) y=x ; F=1 ; S=-1 Do i=3,20,2 F=F*(i-1)*i y=y+s*x**i/f S=S*-1 End do End Subroutine همانطور كه مي بينيد فراخواني Subroutine با دستورCall باشد. 53

54 ضميمه : 1 ليست كليه توابع مورد نياز برنامه نويسي Name Description Argument/Function Type ACOS ACOSD ACOS(x). Returns the arc cosine of x in radians between 0 and pi. When ACOS is passed as an argument, x must be REAL(4). ACOSD(x). Returns the arc cosine of x in degrees between 0 and 180. When ACOSD is passed as an argument, x must be REAL(4). x: Real result: same type as x x: Real result: same type as x ALOG ALOG(x). Returns natural log of x. x: REAL(4) result: REAL(4) ALOG10 ALOG10(x). Returns common log (base 10) of x. x: REAL(4) result: REAL(4) ASIN ASIND ATAN ATAND ATAN2 ATAN2D ASIN(x). Returns arc sine of x in radians between ±pi/2. When ASIN is passed as an argument, x must be REAL(4). ASIND(x). Returns arc sine of x in degrees between ±90. When ASIND is passed as an argument, x must be REAL(4). ATAN(x). Returns arc tangent of x in radians between ±pi/2. When ATAN is passed as an argument, x must be REAL(4). ATAND(x). Returns arc tangent of x in degrees between ±90. When ATAND is passed as an argument, x must be REAL(4). ATAN2(y, x). Returns the arc tangent of y/x in radians between ±pi. When ATAN2 is passed as an argument, y and x must be REAL(4). ATAN2D(y, x). Returns the arc tangent of y/x in degrees between ±180. When ATAN2D is passed as an argument, y and x must be REAL(4). x: Real result: same type as x x: Real result: same type as x x: Real result: same type as x x: Real result: same type as x y: Real x: same as y result: same type as y y: Real x: same as y result: same type as y 54

55 CCOS CCOS(x). Returns complex cosine of x. x: COMPLEX(4) result: COMPLEX(4) CDCOS CDEXP CDLOG CDSIN CDSQRT CDCOS(x). Returns double-precision complex cosine of x. CDEXP(x). Returns double-precision complex value of e**x. CDLOG(x). Returns double-precision complex natural log of x. CDSIN(x). Returns double-precision complex sine of x. CDSQRT(x). Returns double-precision complex square root of x. x: COMPLEX(8) result: COMPLEX(8) x: COMPLEX(8) result: COMPLEX(8) x: COMPLEX(8) result: COMPLEX(8) x: COMPLEX(8) result: COMPLEX(8) x COMPLEX(8) result: COMPLEX(8) CEXP CEXP(x). Returns complex value of e**x. x: COMPLEX(4) result: COMPLEX(4) CLOG CLOG(x). Returns complex natural log of x. x: COMPLEX(4) result: COMPLEX(4) COS COSD COS(x). Returns cosine of x radians. When COS is passed as an argument, x must be REAL(4). COSD(x). Returns cosine of x degrees. When COSD is passed as an argument, x must be REAL(4). x: Real or Complex result: same type as x x: Real result: same type as x COSH COSH(x). Returns the hyperbolic cosine of x. When COSH is passed as an argument, x must be REAL(4). x: Real result: same type as x COTAN COTAND COTAN (x). Returns cotangent of x in radians. COTAND (x). Returns cotangent of x in degrees. x: Real result: same type as x x: Real 55

56 result: same type as x CSIN CSIN(x). Returns complex sine of x. x: COMPLEX(4) result: COMPLEX(4) CSQRT DACOS DACOSD DASIN DASIND DATAN DATAND DATAN2 DATAN2D DCOS CSQRT(x). Returns complex square root of x. DACOS(x). Returns double-precision arc cosine of x in radians between 0 and pi. DACOSD(x). Returns the arc cosine of x in degrees between 0 and 180. When DACOSD is passed as an argument, x must be REAL(4). DASIN(x). Returns double-precision arc sine of x in radians between ±pi/2. DASIND(x). Returns double-precision arc sine of x in degrees between ±90. DATAN(x). Returns double-precision arc tangent of x in radians between ±pi/2. DATAND(x). Returns double-precision arc tangent of x in degrees between ±90. DATAN2(y, x). Returns double-precision arc tangent of y/x in radians between ±pi. DATAN2D(y, x). Returns double-precision arc tangent of y/x in degrees between ±180. DCOS(x). Returns double-precision cosine of x in radians. x: COMPLEX(4) result: COMPLEX(4) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) y: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) y: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) 56

57 DCOSD DCOSH DCOTAN DEXP DLOG DLOG10 DSIN DSIND DSINH DSQRT DTAN DTAND DTANH DCOSD(x). Returns double-precision cosine of x in degrees. DCOSH(x). Returns double-precision hyperbolic cosine of x. DCOTAN(x). Returns double-precision cotangent of x. DEXP(x). Returns double-precision value of e**x DLOG(x). Returns double-precision natural log of x. DLOG10(x). Returns double-precision common log (base 10) of x. DSIN(x). Returns double-precision sin of x in radians. DSIND(x). Returns double-precision sin of x in degrees. DSINH(x). Returns double-precision hyperbolic sine of x. DSQRT(x). Returns double-precision square root of x. DTAN(x). Returns double-precision tangent of x in radians. DTAND(x). Returns double-precision tangent of x in degrees. DTANH(x). Returns double-precision hyperbolic tangent of x. x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) result: REAL(8) x: REAL(8) 57